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CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG最新文献

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基于双向光斑重叠率调控的耦合激光抛光碳化硅陶瓷的表面质量研究 基于双向光斑重叠率调控的耦合激光抛光碳化硅陶瓷的表面质量研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221213
马桂英 Ma Guiying, 陈晓晓 Chen Xiaoxiao, 陈涛 Chen Tao, 张文武 Zhang Wenwu
采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究，研究了耦合激光的双向光斑重叠率（δ）和能量密度（ED）对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明：随着δ和ED的增加，激光抛光表面出现重铸层，重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰；当耦合激光的δ为75%、ED为4.254 J/cm2、扫描次数为2时，抛光表面粗糙度（Ra）降至0.73 μm；当δ和ED过大时，抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹，并向周围延伸。
采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究，研究了耦合激光的双向光斑重叠率（δ）和能量密度（ED）对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明：随着δ和ED的增加，激光抛光表面出现重铸层，重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰；当耦合激光的δ为75%、ED为4.254 J/cm2、扫描次数为2时，抛光表面粗糙度（Ra）降至0.73 μm；当δ和ED过大时，抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹，并向周围延伸。
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一种应用于大视场形貌测量的宽带光干涉仪 一种应用于大视场形貌测量的宽带光干涉仪
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221377
周行 Zhou Xing, 王书敏 Wang Shumin, 徐舒成 Xu Shucheng, 马剑秋 Ma Jianqiu, 雷李华 Lei Lihua, 高志山 Gao Zhishan, 袁群 Yuan Qun
干涉测试是一种高精度的表面形貌无损测量方法。通常情况下，单色光干涉测试以激光作为光源，采用缩小成像方案测量表面面形。宽带光干涉测试能够有效避免单色光干涉测试时的2π相位模糊问题，常与显微成像技术相结合，测量阶跃型结构的表面微观形貌。当阶跃型结构样品的横向尺寸较大时，宽带光显微测试需要采用拼接手段，降低了测量效率。本文提出了一种缩小成像的宽带光干涉仪，该仪器可用于大尺寸阶跃型表面的形貌测量，其工作波段为480~750 nm，采用1 inch探测器形成了47.60 mm×35.76 mm的测量视场。系统组成包括照明准直镜、干涉腔和成像镜。照明准直镜采用科勒照明方案，可以提供数值孔径NA=0.015、视场直径Φ=59.6 mm的均匀照明物方视场；干涉腔集合了Mirau型等光程干涉与Fizeau型无中心遮拦的优势，由倾斜1.5°的分光平板和倾斜3°的参考平板组成；成像镜与准直镜形成双远心成像光路，成像放大率为0.25×，在宽谱段范围内的畸变校正达到0.24%。采用构建完成的宽带光干涉仪测试了USAF1951分辨率板，系统分辨率可达14 lp/mm；测试了校准高度分别为7.805 μm和46.554 μm的台阶板，对阶跃型结构测量的高度偏差优于0.4%。
干涉测试是一种高精度的表面形貌无损测量方法。通常情况下，单色光干涉测试以激光作为光源，采用缩小成像方案测量表面面形。宽带光干涉测试能够有效避免单色光干涉测试时的2π相位模糊问题，常与显微成像技术相结合，测量阶跃型结构的表面微观形貌。当阶跃型结构样品的横向尺寸较大时，宽带光显微测试需要采用拼接手段，降低了测量效率。本文提出了一种缩小成像的宽带光干涉仪，该仪器可用于大尺寸阶跃型表面的形貌测量，其工作波段为480~750 nm，采用1 inch探测器形成了47.60 mm×35.76 mm的测量视场。系统组成包括照明准直镜、干涉腔和成像镜。照明准直镜采用科勒照明方案，可以提供数值孔径NA=0.015、视场直径Φ=59.6 mm的均匀照明物方视场；干涉腔集合了Mirau型等光程干涉与Fizeau型无中心遮拦的优势，由倾斜1.5°的分光平板和倾斜3°的参考平板组成；成像镜与准直镜形成双远心成像光路，成像放大率为0.25×，在宽谱段范围内的畸变校正达到0.24%。采用构建完成的宽带光干涉仪测试了USAF1951分辨率板，系统分辨率可达14 lp/mm；测试了校准高度分别为7.805 μm和46.554 μm的台阶板，对阶跃型结构测量的高度偏差优于0.4%。
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“强场太赫兹科学、技术与应用”专题前言 “强场太赫兹科学、技术与应用”专题前言
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230032
吴晓君 Wu Xiaojun
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基于拉曼光谱技术的精子评筛研究进展 基于拉曼光谱技术的精子评筛研究进展
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230472
黄祖芳 Huang Zufang, 李玉玲 Li Yuling, 杜生荣 Du Shengrong, 孙艳 Sun Yan, 王佳睿 Wang Jiarui, 张群 Zhang Qun, 陈荣 Chen Rong
全球成年男性的精子质量呈明显下降趋势。精子质量下降与男性不育虽并非线性关系，但显然与低生育力密切相关。辅助生殖技术针对不育男性精子水平低、形态和运动活力异常等常见问题，通过评估和筛选优质精子，提供了解决男性不育问题的主要技术方案。现有临床研究局限于精子形貌和活力等特征参数的筛选，缺乏针对精子DNA损伤情况的无损评筛手段。本文首先介绍了精子无损评筛技术在辅助生殖领域男科的应用需求以及显微拉曼光谱技术的基本原理，继而对基于拉曼光谱技术的精子研究进行了综述，综合分析探讨了精子的拉曼光谱检测和光谱特征，聚焦精子DNA损伤的拉曼光谱响应问题，最后讨论和展望了精子无损评筛技术的发展前景。
全球成年男性的精子质量呈明显下降趋势。精子质量下降与男性不育虽并非线性关系，但显然与低生育力密切相关。辅助生殖技术针对不育男性精子水平低、形态和运动活力异常等常见问题，通过评估和筛选优质精子，提供了解决男性不育问题的主要技术方案。现有临床研究局限于精子形貌和活力等特征参数的筛选，缺乏针对精子DNA损伤情况的无损评筛手段。本文首先介绍了精子无损评筛技术在辅助生殖领域男科的应用需求以及显微拉曼光谱技术的基本原理，继而对基于拉曼光谱技术的精子研究进行了综述，综合分析探讨了精子的拉曼光谱检测和光谱特征，聚焦精子DNA损伤的拉曼光谱响应问题，最后讨论和展望了精子无损评筛技术的发展前景。
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嵌入式二氧化钒超表面对太赫兹谐振模式的动态调控 嵌入式二氧化钒超表面对太赫兹谐振模式的动态调控
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230636
王磊 Wang Lei, 李花 Li Hua, 王永杰 Wang Yongjie, 张彩虹 Zhang Caihong, 吴敬波 Wu Jingbo, 范克彬 Fan Kebin, 金飚兵 Jin Biaobing, 陈健 Chen Jian, 吴培亨 Wu Peiheng
提出了一种在超表面中嵌入二氧化钒（VO2）从而对太赫兹波进行动态调控的方法。VO2在68 ℃左右会发生绝缘体到金属的相变，导致其电导率发生4~5个数量级的显著变化。超表面由一个双开口金属谐振环阵列以及金属环开口处嵌入的VO2结构组成。仿真结果表明，通过改变VO2的电导率，太赫兹波可以实现高频与低频之间的谐振模式的切换。值得注意的是，这种模式转换不仅可以在实验中通过直接改变环境温度实现，还可以通过激光和强场太赫兹的泵浦完成。这种多样化的激励为该超表面在实际多场景应用中动态调控太赫兹波提供了参考。
提出了一种在超表面中嵌入二氧化钒（VO2）从而对太赫兹波进行动态调控的方法。VO2在68 ℃左右会发生绝缘体到金属的相变，导致其电导率发生4~5个数量级的显著变化。超表面由一个双开口金属谐振环阵列以及金属环开口处嵌入的VO2结构组成。仿真结果表明，通过改变VO2的电导率，太赫兹波可以实现高频与低频之间的谐振模式的切换。值得注意的是，这种模式转换不仅可以在实验中通过直接改变环境温度实现，还可以通过激光和强场太赫兹的泵浦完成。这种多样化的激励为该超表面在实际多场景应用中动态调控太赫兹波提供了参考。
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层状高温超导体中约瑟夫森等离子体模式太赫兹二维相干光谱的理论研究 层状高温超导体中约瑟夫森等离子体模式太赫兹二维相干光谱的理论研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230796
李子龙 Li Zilong, 万源 Wan Yuan
研究了层状高温超导体中约瑟夫森等离子体模式对电场的非线性响应及对应的太赫兹二维相干光谱。从半经典有效模型出发，推导出了约瑟夫森相位的运动方程。通过求解这一运动方程，发现太赫兹二维相干光谱中存在“泵浦-探测”信号、回波信号、失相信号和双量子相干信号。进一步将这些信号与刘维尔路径联系起来，说明体系的具体激发过程，并借此说明这些信号的潜在应用。
研究了层状高温超导体中约瑟夫森等离子体模式对电场的非线性响应及对应的太赫兹二维相干光谱。从半经典有效模型出发，推导出了约瑟夫森相位的运动方程。通过求解这一运动方程，发现太赫兹二维相干光谱中存在“泵浦-探测”信号、回波信号、失相信号和双量子相干信号。进一步将这些信号与刘维尔路径联系起来，说明体系的具体激发过程，并借此说明这些信号的潜在应用。
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基于主动偏振控制技术实现高功率线偏振飞秒光纤激光 基于主动偏振控制技术实现高功率线偏振飞秒光纤激光
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230939
王涛 Wang Tao, 任帅 Ren Shuai, 常洪祥 Chang Hongxiang, 任博 Ren Bo, 郭琨 Guo Kun, 李灿 Li Can, 马鹏飞 Ma Pengfei, 冷进勇 Leng Jinyong, 周朴 Zhou Pu
{"title":"基于主动偏振控制技术实现高功率线偏振飞秒光纤激光","authors":"王涛 Wang Tao, 任帅 Ren Shuai, 常洪祥 Chang Hongxiang, 任博 Ren Bo, 郭琨 Guo Kun, 李灿 Li Can, 马鹏飞 Ma Pengfei, 冷进勇 Leng Jinyong, 周朴 Zhou Pu","doi":"10.3788/cjl230939","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230939","url":null,"abstract":"","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"33 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135659400","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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5G通信LWDM窄带滤光膜的研制 5G通信LWDM窄带滤光膜的研制
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221491
张静 Zhang Jing, 刘海成 Liu Haicheng, 付秀华 Fu Xiuhua, 王升耆 Wang Shengqi, 王一博 Wang Yibo, 刘俊岐 Liu Junqi, 张天翔 Zhang Tianxiang, 杨飞 Yang Fei, 李刚 Li Gang
为了满足5G光通信对细波分复用（LWDM）窄带滤光膜的要求，笔者采用电子束与离子辅助沉积技术，在K9基底上镀制了高质量光通信滤光膜。提出了一种高精度调试膜厚均匀性与光谱一致性的方法，该方法通过对特殊膜系镀膜结果进行反演分析，能快速分析出Ta2O5和SiO2两种材料光学厚度的误差，根据分析结果调节修正板，可以有效解决光学厚度匹配的问题，改善窄带滤光膜光谱。在镀制过程中采用光学直接监控法监控膜厚，对基板的实时光量值曲线进行拟合，根据拟合结果监控膜层厚度，同时采用晶控平均厚度法对耦合层与非规整膜层进行监控，提高了监控精度。最终制备的滤光膜在-0.2 dB处的带宽为4.1 nm，通带内最大插入损耗为0.14 dB，通带波纹为0.04 dB，-27 dB处带宽为6.0 nm，满足细波分复用窄带滤光膜的技术要求。
为了满足5G光通信对细波分复用（LWDM）窄带滤光膜的要求，笔者采用电子束与离子辅助沉积技术，在K9基底上镀制了高质量光通信滤光膜。提出了一种高精度调试膜厚均匀性与光谱一致性的方法，该方法通过对特殊膜系镀膜结果进行反演分析，能快速分析出Ta2O5和SiO2两种材料光学厚度的误差，根据分析结果调节修正板，可以有效解决光学厚度匹配的问题，改善窄带滤光膜光谱。在镀制过程中采用光学直接监控法监控膜厚，对基板的实时光量值曲线进行拟合，根据拟合结果监控膜层厚度，同时采用晶控平均厚度法对耦合层与非规整膜层进行监控，提高了监控精度。最终制备的滤光膜在-0.2 dB处的带宽为4.1 nm，通带内最大插入损耗为0.14 dB，通带波纹为0.04 dB，-27 dB处带宽为6.0 nm，满足细波分复用窄带滤光膜的技术要求。
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铝质刹车盘表面激光熔覆Al-Si-Ni-WC涂层的微观组织与抗磨性能研究 铝质刹车盘表面激光熔覆Al-Si-Ni-WC涂层的微观组织与抗磨性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230731
赵鹏 Zhao Peng, 王守仁 Wang Shouren, 王高琦 Wang Gaoqi, 肖振 Xiao Zhen, 高绍平 Gao Shaoping, 刘晓萍 Liu Xiaoping
利用Al-Si-Ni-WC合金粉末，通过激光熔覆技术在ZL108铝合金刹车盘表面上制备出具有优异抗磨损性能的涂层。对涂层微观组织性能、硬度值、磨损体积、抗腐蚀性进行了分析。研究结果表明：利用Al-18%Si-30%Ni-5%WC复合涂层获得了平整且厚度均匀的熔覆面。涂层中的物相主要有AlNi、AlNi3、WC、SiC等硬质合金相，且原位生成的硬质合金相均匀分布在熔覆层内。基体和涂层结合紧密，熔覆涂层内部的晶粒发生细化。熔覆涂层表面的平均硬度值为272 HV，是ZL108基材表面平均硬度值的3.1倍。相比于基体，涂层具有更加优异的耐磨性能，并且在高温环境下，涂层的磨损量较小。涂层磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损以及少量的氧化磨损，铝合金刹车盘的耐磨性得到显著增加。
利用Al-Si-Ni-WC合金粉末，通过激光熔覆技术在ZL108铝合金刹车盘表面上制备出具有优异抗磨损性能的涂层。对涂层微观组织性能、硬度值、磨损体积、抗腐蚀性进行了分析。研究结果表明：利用Al-18%Si-30%Ni-5%WC复合涂层获得了平整且厚度均匀的熔覆面。涂层中的物相主要有AlNi、AlNi3、WC、SiC等硬质合金相，且原位生成的硬质合金相均匀分布在熔覆层内。基体和涂层结合紧密，熔覆涂层内部的晶粒发生细化。熔覆涂层表面的平均硬度值为272 HV，是ZL108基材表面平均硬度值的3.1倍。相比于基体，涂层具有更加优异的耐磨性能，并且在高温环境下，涂层的磨损量较小。涂层磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损以及少量的氧化磨损，铝合金刹车盘的耐磨性得到显著增加。
{"title":"铝质刹车盘表面激光熔覆Al-Si-Ni-WC涂层的微观组织与抗磨性能研究","authors":"赵鹏 Zhao Peng, 王守仁 Wang Shouren, 王高琦 Wang Gaoqi, 肖振 Xiao Zhen, 高绍平 Gao Shaoping, 刘晓萍 Liu Xiaoping","doi":"10.3788/cjl230731","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230731","url":null,"abstract":"利用Al-Si-Ni-WC合金粉末，通过激光熔覆技术在ZL108铝合金刹车盘表面上制备出具有优异抗磨损性能的涂层。对涂层微观组织性能、硬度值、磨损体积、抗腐蚀性进行了分析。研究结果表明：利用Al-18%Si-30%Ni-5%WC复合涂层获得了平整且厚度均匀的熔覆面。涂层中的物相主要有AlNi、AlNi3、WC、SiC等硬质合金相，且原位生成的硬质合金相均匀分布在熔覆层内。基体和涂层结合紧密，熔覆涂层内部的晶粒发生细化。熔覆涂层表面的平均硬度值为272 HV，是ZL108基材表面平均硬度值的3.1倍。相比于基体，涂层具有更加优异的耐磨性能，并且在高温环境下，涂层的磨损量较小。涂层磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损以及少量的氧化磨损，铝合金刹车盘的耐磨性得到显著增加。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"60 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135662368","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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路径导引的四波横向剪切干涉波前重构方法 路径导引的四波横向剪切干涉波前重构方法
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221344
闵星植 Min Xingzhi, 段亚轩 Duan Yaxuan, 王拯洲 Wang Zhengzhou, 陈晓义 Chen Xiaoyi, 唐志愿 Tang Zhiyuan, 王璞 Wang Pu, 范尧 Fan Yao
为了解决区域法在四波横向剪切干涉波前重构过程中噪声误差沿积分路径累积影响波前重构精度的问题，本文提出了一种路径导引的四波横向剪切干涉波前重构方法。首先分析了噪声环境下无积分路径导引的区域法波前重构存在噪声误差累积的缺陷，然后在此基础上建立了基于差分相位导数偏差的积分路径评价图模型，并给出了基于积分路径导引的波前重构算法流程。为了验证所提方法的有效性，本文进行了理论仿真研究，结果表明在不同信噪比噪声下所提方法能有效地阻止噪声误差的传播和累积。搭建了基于纯相位型液晶空间光调制器的实验验证装置，实验结果表明：所提方法重构波前与理论波前残差的RMS相比无积分路径导引区域法重构波前与理论波前残差的RMS降低了39.7%，且所提方法重构波前PV值与理论波前PV值的偏差相对无积分路径导引区域法重构波前PV值与理论波前PV值的偏差减小了1.6943λ。所提方法可为提高噪声环境下四波横向剪切干涉波前重构精度提供一种有效方法。
为了解决区域法在四波横向剪切干涉波前重构过程中噪声误差沿积分路径累积影响波前重构精度的问题，本文提出了一种路径导引的四波横向剪切干涉波前重构方法。首先分析了噪声环境下无积分路径导引的区域法波前重构存在噪声误差累积的缺陷，然后在此基础上建立了基于差分相位导数偏差的积分路径评价图模型，并给出了基于积分路径导引的波前重构算法流程。为了验证所提方法的有效性，本文进行了理论仿真研究，结果表明在不同信噪比噪声下所提方法能有效地阻止噪声误差的传播和累积。搭建了基于纯相位型液晶空间光调制器的实验验证装置，实验结果表明：所提方法重构波前与理论波前残差的RMS相比无积分路径导引区域法重构波前与理论波前残差的RMS降低了39.7%，且所提方法重构波前PV值与理论波前PV值的偏差相对无积分路径导引区域法重构波前PV值与理论波前PV值的偏差减小了1.6943λ。所提方法可为提高噪声环境下四波横向剪切干涉波前重构精度提供一种有效方法。
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