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CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG最新文献

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空穴主导雪崩倍增的短波长SiC紫外单光子探测器 空穴主导雪崩倍增的短波长SiC紫外单光子探测器
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221289
苏琳琳 Su Linlin, 杨成东 Yang Chengdong
制备并分析了SiC nip雪崩光电二极管（APDs）雪崩倍增的物理机制。与280 nm紫外光相比，在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现出更高的增益和更大的单光子探测效率。在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现为空穴主导碰撞离化过程，随着入射光波长增加到280 nm，电子和空穴共同主导碰撞离化过程。由于SiC中空穴的碰撞离化系数大于电子，空穴主导的碰撞离化过程将具有更大的光子雪崩概率和更高的增益。因此，得益于空穴主导雪崩倍增过程，SiC nip APD更适用于短波长紫外光探测。
制备并分析了SiC nip雪崩光电二极管（APDs）雪崩倍增的物理机制。与280 nm紫外光相比，在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现出更高的增益和更大的单光子探测效率。在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现为空穴主导碰撞离化过程，随着入射光波长增加到280 nm，电子和空穴共同主导碰撞离化过程。由于SiC中空穴的碰撞离化系数大于电子，空穴主导的碰撞离化过程将具有更大的光子雪崩概率和更高的增益。因此，得益于空穴主导雪崩倍增过程，SiC nip APD更适用于短波长紫外光探测。
{"title":"空穴主导雪崩倍增的短波长SiC紫外单光子探测器","authors":"苏琳琳 Su Linlin, 杨成东 Yang Chengdong","doi":"10.3788/cjl221289","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221289","url":null,"abstract":"制备并分析了SiC nip雪崩光电二极管（APDs）雪崩倍增的物理机制。与280 nm紫外光相比，在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现出更高的增益和更大的单光子探测效率。在240 nm紫外光入射时，SiC nip APD表现为空穴主导碰撞离化过程，随着入射光波长增加到280 nm，电子和空穴共同主导碰撞离化过程。由于SiC中空穴的碰撞离化系数大于电子，空穴主导的碰撞离化过程将具有更大的光子雪崩概率和更高的增益。因此，得益于空穴主导雪崩倍增过程，SiC nip APD更适用于短波长紫外光探测。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105706","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于可视中国人蒙特卡罗分析实现肺部无创光学监测的探讨 基于可视中国人蒙特卡罗分析实现肺部无创光学监测的探讨
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230532
杨松齐 Yang Songqi, 郭江辉 Guo Jianghui, 李婷 Li Ting
肺部疾病的诊断和治疗很重要，目前实现肺部疾病的无创监测具有一定困难。笔者采用近红外光子传输技术，定量研究了人体肺部的结构。以可视中国人数据集（VCH）为实验对象，利用蒙特卡罗（MC）模拟对其进行了仿真。对肺部血流动力学非侵入式测量的可行性进行了理论探讨，并对光子在肺部传输时的最佳光源位置进行了研究，同时还对光源‐检测器距离进行了优化。光通量强度显示，光子在人体肺部可以穿透6~8.4 mm，光源到检测器的最佳距离是2.8~3.6 cm。在此基础上，对13名志愿者进行了近红外漫反射实验，实验数据与仿真结果基本一致。实验结果表明，本研究在肺部血流动力学无创监测方面具有广阔的应用前景，同时也为生物医学光学技术在人体上的应用提供了参考。
肺部疾病的诊断和治疗很重要，目前实现肺部疾病的无创监测具有一定困难。笔者采用近红外光子传输技术，定量研究了人体肺部的结构。以可视中国人数据集（VCH）为实验对象，利用蒙特卡罗（MC）模拟对其进行了仿真。对肺部血流动力学非侵入式测量的可行性进行了理论探讨，并对光子在肺部传输时的最佳光源位置进行了研究，同时还对光源‐检测器距离进行了优化。光通量强度显示，光子在人体肺部可以穿透6~8.4 mm，光源到检测器的最佳距离是2.8~3.6 cm。在此基础上，对13名志愿者进行了近红外漫反射实验，实验数据与仿真结果基本一致。实验结果表明，本研究在肺部血流动力学无创监测方面具有广阔的应用前景，同时也为生物医学光学技术在人体上的应用提供了参考。
{"title":"基于可视中国人蒙特卡罗分析实现肺部无创光学监测的探讨","authors":"杨松齐 Yang Songqi, 郭江辉 Guo Jianghui, 李婷 Li Ting","doi":"10.3788/cjl230532","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230532","url":null,"abstract":"肺部疾病的诊断和治疗很重要，目前实现肺部疾病的无创监测具有一定困难。笔者采用近红外光子传输技术，定量研究了人体肺部的结构。以可视中国人数据集（VCH）为实验对象，利用蒙特卡罗（MC）模拟对其进行了仿真。对肺部血流动力学非侵入式测量的可行性进行了理论探讨，并对光子在肺部传输时的最佳光源位置进行了研究，同时还对光源‐检测器距离进行了优化。光通量强度显示，光子在人体肺部可以穿透6~8.4 mm，光源到检测器的最佳距离是2.8~3.6 cm。在此基础上，对13名志愿者进行了近红外漫反射实验，实验数据与仿真结果基本一致。实验结果表明，本研究在肺部血流动力学无创监测方面具有广阔的应用前景，同时也为生物医学光学技术在人体上的应用提供了参考。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105709","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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高效率国产抗辐照铒镱共掺保偏光纤 高效率国产抗辐照铒镱共掺保偏光纤
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230831
王璠 Wang Fan, 朱一鸣 Zhu Yiming, 郭梦婷 Guo Mengting, 邵冲云 Shao Chongyun, 周秦岭 Zhou Qinling, 徐永春 Xu Yongchun, 王孟 Wang Meng, 张磊 Zhang Lei, 于春雷 Yu Chunlei, 胡丽丽 Hu Lili
{"title":"高效率国产抗辐照铒镱共掺保偏光纤","authors":"王璠 Wang Fan, 朱一鸣 Zhu Yiming, 郭梦婷 Guo Mengting, 邵冲云 Shao Chongyun, 周秦岭 Zhou Qinling, 徐永春 Xu Yongchun, 王孟 Wang Meng, 张磊 Zhang Lei, 于春雷 Yu Chunlei, 胡丽丽 Hu Lili","doi":"10.3788/cjl230831","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230831","url":null,"abstract":"","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105934","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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面向光信息存储的小尺寸光场研究进展 面向光信息存储的小尺寸光场研究进展
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230919
郑鹏程 Zheng Pengcheng, 谢向生 Xie Xiangsheng, 梁浩文 Liang Haowen, 周建英 Zhou Jianying
人类社会正处于信息爆炸的大数据时代，迅速膨胀的数据在持续高速增加，需要越来越大的存储容量来承载。高密度光存储技术具有非接触、抗电磁干扰、存储密度高等优点，为更好地存储、处理、分析每天产生的海量数据提供了优质方案。然而，光储存记录点的尺寸受到衍射极限的限制，传统光存储技术的存储密度难以大幅提升。近年来，随着多参量光场调控技术的发展，高数值孔径物镜聚焦下的结构化光场有了更新颖的结构、更丰富的维度和更小的尺寸，为高密度光存储提供了更多选择。本文将综述光场调控技术在紧聚焦焦场上的最新成果，介绍实现空间紧聚焦焦场的理论设计、模拟、实验、高效生成器件和应用。这些成果将会更好地服务于高密度光存储技术的研究与应用。
人类社会正处于信息爆炸的大数据时代，迅速膨胀的数据在持续高速增加，需要越来越大的存储容量来承载。高密度光存储技术具有非接触、抗电磁干扰、存储密度高等优点，为更好地存储、处理、分析每天产生的海量数据提供了优质方案。然而，光储存记录点的尺寸受到衍射极限的限制，传统光存储技术的存储密度难以大幅提升。近年来，随着多参量光场调控技术的发展，高数值孔径物镜聚焦下的结构化光场有了更新颖的结构、更丰富的维度和更小的尺寸，为高密度光存储提供了更多选择。本文将综述光场调控技术在紧聚焦焦场上的最新成果，介绍实现空间紧聚焦焦场的理论设计、模拟、实验、高效生成器件和应用。这些成果将会更好地服务于高密度光存储技术的研究与应用。
{"title":"面向光信息存储的小尺寸光场研究进展","authors":"郑鹏程 Zheng Pengcheng, 谢向生 Xie Xiangsheng, 梁浩文 Liang Haowen, 周建英 Zhou Jianying","doi":"10.3788/cjl230919","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230919","url":null,"abstract":"人类社会正处于信息爆炸的大数据时代，迅速膨胀的数据在持续高速增加，需要越来越大的存储容量来承载。高密度光存储技术具有非接触、抗电磁干扰、存储密度高等优点，为更好地存储、处理、分析每天产生的海量数据提供了优质方案。然而，光储存记录点的尺寸受到衍射极限的限制，传统光存储技术的存储密度难以大幅提升。近年来，随着多参量光场调控技术的发展，高数值孔径物镜聚焦下的结构化光场有了更新颖的结构、更丰富的维度和更小的尺寸，为高密度光存储提供了更多选择。本文将综述光场调控技术在紧聚焦焦场上的最新成果，介绍实现空间紧聚焦焦场的理论设计、模拟、实验、高效生成器件和应用。这些成果将会更好地服务于高密度光存储技术的研究与应用。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105941","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于OCDR的飞秒激光直写光波导微结构在线监测 基于OCDR的飞秒激光直写光波导微结构在线监测
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221411
夏龙 Xia Long, 王新悦 Wang Xinyue, 吴胜保 Wu Shengbao, 崔省伟 Cui Shengwei, 冯亭 Feng Ting, 姚晓天 Yao X. Steve
飞秒激光直写技术具有无掩模、真三维、高精度等优点，在透明介质光波导器件立体加工中具有很好的应用前景。然而，实际加工中需根据目标材料的特性反复探索和优化加工参数，过程繁琐且复杂。提出了一种基于光相干域反射仪（OCDR）在线监测飞秒激光在已有波导中直写加工微结构或器件的新技术，以光纤波导为例研究了激光脉冲能量、脉冲频率及直写速率对加工结构回波反射特性的影响，并分析了反射特性与加工工艺参数的对应关系。研究结果表明：通过OCDR反射曲线突变点能够快速准确地确定引起材料性质改变的激光能量和脉冲频率的阈值条件，且根据曲线变化趋势和反射峰特点可判断材料性质改变类型；此外，通过分布式测量激光直写反射曲线，可获得加工速率对加工效果的影响规律。该技术为波导内飞秒激光直写微结构或器件工艺参数的摸索提供了一种非破坏、高效、在线的解决方案。
飞秒激光直写技术具有无掩模、真三维、高精度等优点，在透明介质光波导器件立体加工中具有很好的应用前景。然而，实际加工中需根据目标材料的特性反复探索和优化加工参数，过程繁琐且复杂。提出了一种基于光相干域反射仪（OCDR）在线监测飞秒激光在已有波导中直写加工微结构或器件的新技术，以光纤波导为例研究了激光脉冲能量、脉冲频率及直写速率对加工结构回波反射特性的影响，并分析了反射特性与加工工艺参数的对应关系。研究结果表明：通过OCDR反射曲线突变点能够快速准确地确定引起材料性质改变的激光能量和脉冲频率的阈值条件，且根据曲线变化趋势和反射峰特点可判断材料性质改变类型；此外，通过分布式测量激光直写反射曲线，可获得加工速率对加工效果的影响规律。该技术为波导内飞秒激光直写微结构或器件工艺参数的摸索提供了一种非破坏、高效、在线的解决方案。
{"title":"基于OCDR的飞秒激光直写光波导微结构在线监测","authors":"夏龙 Xia Long, 王新悦 Wang Xinyue, 吴胜保 Wu Shengbao, 崔省伟 Cui Shengwei, 冯亭 Feng Ting, 姚晓天 Yao X. Steve","doi":"10.3788/cjl221411","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221411","url":null,"abstract":"飞秒激光直写技术具有无掩模、真三维、高精度等优点，在透明介质光波导器件立体加工中具有很好的应用前景。然而，实际加工中需根据目标材料的特性反复探索和优化加工参数，过程繁琐且复杂。提出了一种基于光相干域反射仪（OCDR）在线监测飞秒激光在已有波导中直写加工微结构或器件的新技术，以光纤波导为例研究了激光脉冲能量、脉冲频率及直写速率对加工结构回波反射特性的影响，并分析了反射特性与加工工艺参数的对应关系。研究结果表明：通过OCDR反射曲线突变点能够快速准确地确定引起材料性质改变的激光能量和脉冲频率的阈值条件，且根据曲线变化趋势和反射峰特点可判断材料性质改变类型；此外，通过分布式测量激光直写反射曲线，可获得加工速率对加工效果的影响规律。该技术为波导内飞秒激光直写微结构或器件工艺参数的摸索提供了一种非破坏、高效、在线的解决方案。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105944","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于选择性光谱响应结构的横向色散多焦点超透镜 基于选择性光谱响应结构的横向色散多焦点超透镜
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230941
王星儿 Wang Xinger, 许可 Xu Ke, 范旭浩 Fan Xuhao, 刘耘呈 Liu Yuncheng, 余轩 Yu Xuan, 高辉 Gao Hui, 熊伟 Xiong Wei
光谱分离成像是一种可同时获取光谱信息、空间位置信息的探测技术，被广泛应用于地理、环境、生物、光学等领域，集成化是该技术的重要发展方向之一。提出了一种基于超透镜的光谱分离技术，采用选择性光谱响应单元结构对红、绿、蓝（RGB）三个波段的聚焦相位进行编码，基于单片器件即可收集不同位置的光谱信息，简化了获取光学信息的过程，推动了小型化光谱分离成像器件的进一步发展。
光谱分离成像是一种可同时获取光谱信息、空间位置信息的探测技术，被广泛应用于地理、环境、生物、光学等领域，集成化是该技术的重要发展方向之一。提出了一种基于超透镜的光谱分离技术，采用选择性光谱响应单元结构对红、绿、蓝（RGB）三个波段的聚焦相位进行编码，基于单片器件即可收集不同位置的光谱信息，简化了获取光学信息的过程，推动了小型化光谱分离成像器件的进一步发展。
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飞秒激光织构钛合金表面形貌及润湿性研究 飞秒激光织构钛合金表面形貌及润湿性研究
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230431
肖蒲庐 Xiao Pulu, 陈观华 Chen Guanhua, 陈宇 Chen Yu, 张翔 Zhang Xiang, 袁孝 Yuan Xiao
通过改变飞秒激光的能量密度和扫描次数，分别采用90°和60°两种激光交叉线扫描方式，在钛合金表面制备了一系列方形和菱形微结构，系统地研究了飞秒激光参数对表面形貌和润湿性的影响。利用 X射线光电子能谱测量分析了激光织构前后的表面化学成分变化。结果表明：表面结构的轮廓形貌更加依赖于激光的能量密度，而扫描次数主要影响结构的特征尺寸。不同的飞秒激光参数下获得的织构钛合金表面表现出不同程度的亲水性提升。较高的激光能量密度和扫描次数有利于增大钛合金表面的粗糙度，同时导致大量的金属氧化物富集，从而促进了液滴的浸润。
通过改变飞秒激光的能量密度和扫描次数，分别采用90°和60°两种激光交叉线扫描方式，在钛合金表面制备了一系列方形和菱形微结构，系统地研究了飞秒激光参数对表面形貌和润湿性的影响。利用 X射线光电子能谱测量分析了激光织构前后的表面化学成分变化。结果表明：表面结构的轮廓形貌更加依赖于激光的能量密度，而扫描次数主要影响结构的特征尺寸。不同的飞秒激光参数下获得的织构钛合金表面表现出不同程度的亲水性提升。较高的激光能量密度和扫描次数有利于增大钛合金表面的粗糙度，同时导致大量的金属氧化物富集，从而促进了液滴的浸润。
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电磁复合场驱动激光减材直接成型V型槽形貌研究 电磁复合场驱动激光减材直接成型V型槽形貌研究
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221032
王梁 Wang Liang, 谢颂伟 Xie Songwei, 范思远 Fan Siyuan, 王亚星 Wang Yaxing, 葛鸿浩 Ge Honghao, 胡勇 Hu Yong, 董刚 Dong Gang, 姚建华 Yao Jianhua
研究了电磁复合场对激光减材加工V型槽形貌的影响。在激光减材过程中同时施加稳态电场与稳态磁场，以获得定向洛伦兹力，从而驱动熔池排溢；通过实验研究了激光参数以及电磁场参数对V型槽形貌的影响规律。实验结果显示：在电磁复合场环境下通过改变激光参数得到了角度范围为34.82°~65.20°、深度范围为1719~5667 μm的V型槽；角度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而减小，深度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大；当激光功率为1800 W时，随着磁感应强度从0 mT增大至1200 mT，V型槽底部的重熔层厚度从764 μm下降至42 μm；材料去除效率主要受激光功率的影响，并随着激光功率的增加而增大。加工出的目标V型槽的角度公差等级为精密（f），深度线性公差等级为中等（m），表面粗糙度Ra值为22.4 μm。稳态磁场与稳态电场所提供的向上的洛伦兹力克服重力及表面张力驱动熔池向上流动，熔体以多次飞溅的形式脱离基体，实现一次直接成型V型槽。
研究了电磁复合场对激光减材加工V型槽形貌的影响。在激光减材过程中同时施加稳态电场与稳态磁场，以获得定向洛伦兹力，从而驱动熔池排溢；通过实验研究了激光参数以及电磁场参数对V型槽形貌的影响规律。实验结果显示：在电磁复合场环境下通过改变激光参数得到了角度范围为34.82°~65.20°、深度范围为1719~5667 μm的V型槽；角度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而减小，深度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大；当激光功率为1800 W时，随着磁感应强度从0 mT增大至1200 mT，V型槽底部的重熔层厚度从764 μm下降至42 μm；材料去除效率主要受激光功率的影响，并随着激光功率的增加而增大。加工出的目标V型槽的角度公差等级为精密（f），深度线性公差等级为中等（m），表面粗糙度Ra值为22.4 μm。稳态磁场与稳态电场所提供的向上的洛伦兹力克服重力及表面张力驱动熔池向上流动，熔体以多次飞溅的形式脱离基体，实现一次直接成型V型槽。
{"title":"电磁复合场驱动激光减材直接成型V型槽形貌研究","authors":"王梁 Wang Liang, 谢颂伟 Xie Songwei, 范思远 Fan Siyuan, 王亚星 Wang Yaxing, 葛鸿浩 Ge Honghao, 胡勇 Hu Yong, 董刚 Dong Gang, 姚建华 Yao Jianhua","doi":"10.3788/cjl221032","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221032","url":null,"abstract":"研究了电磁复合场对激光减材加工V型槽形貌的影响。在激光减材过程中同时施加稳态电场与稳态磁场，以获得定向洛伦兹力，从而驱动熔池排溢；通过实验研究了激光参数以及电磁场参数对V型槽形貌的影响规律。实验结果显示：在电磁复合场环境下通过改变激光参数得到了角度范围为34.82°~65.20°、深度范围为1719~5667 μm的V型槽；角度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而减小，深度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大；当激光功率为1800 W时，随着磁感应强度从0 mT增大至1200 mT，V型槽底部的重熔层厚度从764 μm下降至42 μm；材料去除效率主要受激光功率的影响，并随着激光功率的增加而增大。加工出的目标V型槽的角度公差等级为精密（f），深度线性公差等级为中等（m），表面粗糙度Ra值为22.4 μm。稳态磁场与稳态电场所提供的向上的洛伦兹力克服重力及表面张力驱动熔池向上流动，熔体以多次飞溅的形式脱离基体，实现一次直接成型V型槽。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105960","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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QP980钢脉冲激光‑TIG复合搭接焊接头的成形及力学性能 QP980钢脉冲激光‑TIG复合搭接焊接头的成形及力学性能
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230481
马文杰 Ma Wenjie, 宋刚 Song Gang, 孙紫倩 Sun Ziqian, 刘黎明 Liu Liming
基于铜基焊丝CuSi3Mn1，采用钨极惰性气体保护焊（TIG）和激光?TIG复合焊方法开展了QP980钢搭接焊接头的成形、组织与力学性能研究。结果表明：搭接焊接头由熔焊区、钎焊区和热影响区组成；TIG焊接头只有上基板发生部分熔化，而激光‐TIG复合焊接头的上下基板均发生了部分熔化；随着电弧电流增大，两种接头的接触角均减小，钎焊区长度均增加；脉冲激光的加入可以进一步降低接头的接触角，增加钎焊区长度；接头熔焊区以铜基体为主，内部分布着富铁小岛和富铁颗粒；钎焊区的铜基体中分布着少量富铁颗粒。随着电弧电流增加，TIG和激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷均增加；在相同的电弧电流下，激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷更高；当激光功率为240 W、电弧电流为140 A时，搭接焊接头的拉剪载荷可达12.4 kN；接头断裂位置均位于焊缝处，断裂路径由钎焊区扩展到熔焊区。本文研究表明，增加钎焊区长度能够强化接头性能，接头中的强化相为富铁小岛和富铁颗粒。
基于铜基焊丝CuSi3Mn1，采用钨极惰性气体保护焊（TIG）和激光?TIG复合焊方法开展了QP980钢搭接焊接头的成形、组织与力学性能研究。结果表明：搭接焊接头由熔焊区、钎焊区和热影响区组成；TIG焊接头只有上基板发生部分熔化，而激光‐TIG复合焊接头的上下基板均发生了部分熔化；随着电弧电流增大，两种接头的接触角均减小，钎焊区长度均增加；脉冲激光的加入可以进一步降低接头的接触角，增加钎焊区长度；接头熔焊区以铜基体为主，内部分布着富铁小岛和富铁颗粒；钎焊区的铜基体中分布着少量富铁颗粒。随着电弧电流增加，TIG和激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷均增加；在相同的电弧电流下，激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷更高；当激光功率为240 W、电弧电流为140 A时，搭接焊接头的拉剪载荷可达12.4 kN；接头断裂位置均位于焊缝处，断裂路径由钎焊区扩展到熔焊区。本文研究表明，增加钎焊区长度能够强化接头性能，接头中的强化相为富铁小岛和富铁颗粒。
{"title":"QP980钢脉冲激光‑TIG复合搭接焊接头的成形及力学性能","authors":"马文杰 Ma Wenjie, 宋刚 Song Gang, 孙紫倩 Sun Ziqian, 刘黎明 Liu Liming","doi":"10.3788/cjl230481","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230481","url":null,"abstract":"基于铜基焊丝CuSi3Mn1，采用钨极惰性气体保护焊（TIG）和激光?TIG复合焊方法开展了QP980钢搭接焊接头的成形、组织与力学性能研究。结果表明：搭接焊接头由熔焊区、钎焊区和热影响区组成；TIG焊接头只有上基板发生部分熔化，而激光‐TIG复合焊接头的上下基板均发生了部分熔化；随着电弧电流增大，两种接头的接触角均减小，钎焊区长度均增加；脉冲激光的加入可以进一步降低接头的接触角，增加钎焊区长度；接头熔焊区以铜基体为主，内部分布着富铁小岛和富铁颗粒；钎焊区的铜基体中分布着少量富铁颗粒。随着电弧电流增加，TIG和激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷均增加；在相同的电弧电流下，激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷更高；当激光功率为240 W、电弧电流为140 A时，搭接焊接头的拉剪载荷可达12.4 kN；接头断裂位置均位于焊缝处，断裂路径由钎焊区扩展到熔焊区。本文研究表明，增加钎焊区长度能够强化接头性能，接头中的强化相为富铁小岛和富铁颗粒。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106122","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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海上激光雷达强度-空间联合滤波方法 海上激光雷达强度-空间联合滤波方法
4区 物理与天体物理 Q3 Engineering
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221207
李正宇 Li Zhengyu, 王鸿东 Wang Hongdong, 魏圣哲 Wei Shengzhe, 楼建坤 Lou Jiankun
针对水面无人艇（USV）近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题，结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息，提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分；接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值，过滤原始点云低强度海杂波；然后对剩余的点云采取离群点滤波算法，过滤稀疏高强度海杂波，得到目标点云；最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征，对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试，实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法，所提算法在性能上有明显提升，应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%，可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。
针对水面无人艇（USV）近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题，结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息，提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分；接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值，过滤原始点云低强度海杂波；然后对剩余的点云采取离群点滤波算法，过滤稀疏高强度海杂波，得到目标点云；最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征，对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试，实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法，所提算法在性能上有明显提升，应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%，可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。
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