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华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心: 作品数：20 被引量：71H指数：5; 相关作者：王珂万文陈晓姣房永祥黄彦更多>>; 相关机构：湖北第二师范学院物理与机电工程学院武汉工程大学电气信息学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金深圳市科技计划项目更多>>; 相关领域：电子电信理学机械工程金属学及工艺更多>>

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3kW射频板条CO_2激光器功率稳定性的研究被引量：3: 2017年; 为了解决3k W射频板条CO2激光器在高功率工作条件下功率波动的问题,采用外光路转折镜调节方法对腔镜热畸变造成的光路偏移进行补偿。研究了基于芯片TMS320LF2407的脉宽调制器控制激光器注入功率的关键技术,设计了整形光路尾镜取样功率检测系统,并分析了外光路自适应调节系统的补偿原理。结果表明,整形光路尾镜取样功率检测系统与基准功率计的最大误差为±2.59%,其具有高线性度;采用PA 100/T 14型压电陶瓷微位移驱动器,对微动距离不超过54μm的自适应调节转折镜进行调节补偿,光束偏移不会超出空间滤波器的0.8mm狭缝宽度;调节补偿前后输出功率波动由18%降到2%,达到了由于腔镜热变形导致光束偏移的补偿要求,整形光束的旁瓣消失,获得最佳模式输出。此项研究对提高激光器输出功率稳定性具有一定的实用价值。; 陈晓姣唐霞辉彭浩; 关键词：激光器

变斑变焦激光切割光学系统的设计被引量：10: 2019年; 为了满足不同材料、不同厚度板材加工的需求,设计了一种光斑大小和焦点位置可变的激光切割光学系统,该变斑变焦激光切割光学系统由复合准直镜组、变焦镜组、补偿镜组和聚焦镜组组成;采用在普通光学聚焦系统的准直镜组与聚焦镜组中间放置可调倍率扩束系统,再将准直镜组和可调倍率扩束系统合并成一个复合准直镜组的方案,简化了系统设计;建立了四镜组可变斑变焦光学系统的物理模型,推导了各镜组之间的移动规律,并利用MATLAB软件进行理论验证;在现有切割光学系统的基础上,设计一种变斑变焦激光切割光学系统,并利用软件优化像差。结果表明:通过移动变焦镜组和补偿镜组,得到了放大倍率为1.000～3.750、焦点上下可调范围为-20～+10 mm的焦斑,实现了焦斑大小和焦点位置的精准可调。; 葛佳琪秦应雄秦应雄唐霞辉; 关键词：光学设计激光切割光学系统焦斑放大倍率

交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究被引量：1: 2016年; 为了简化半导体激光器电源的电路结构、提升其电能转换效率、实现输出电流的快速动态响应,采用单管正激变换的并联交错技术,设计出一种2k W单级变换的开关型直流驱动电源。测试并分析了电源的静态特性、动态特性及电能转换效率。结果表明,电源的效率高达85%;输出电流0A^100A的上升、下降时间仅为1ms;满载100A工作时,输出电流的纹波系数仅为0.04%。与两级串联结构的半导体激光器电源相比,电源的效率得以提升,输出电流的动态响应速度迅速,满足激光加工的要求。; 王超马新敏于鹏鹏郭飞王志强; 关键词：激光技术半导体激光器电源

基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统被引量：3: 2020年; 为实现不等壁厚复杂零件的激光增材制造,设计开发了一种基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统。系统由反射式抛物准直镜、反射式自适应镜和反射式抛物聚焦镜等组成。通过气压比例阀调节自适应镜腔内气压,改变自适应镜表面曲率半径,使光束以不同程度的会聚角或发散角入射到反射式抛物聚焦镜,从而改变作用在工件表面的激光光斑大小。建立了基于自适应镜变斑光学系统的物理模型,通过Matlab和Zemax软件仿真分析了自适应镜焦距的变化范围、反射式抛物准直镜与反射式抛物聚焦镜的焦距和位置,以及光纤激光光源参数等对系统变斑特性的影响。采用6 kW光纤激光器,按照变光斑、变功率、等速度、等功率密度的方案进行激光熔覆工艺实验,实现了壁厚由3 mm渐变到8 mm的椭圆形工件的激光熔覆增材制造。; 秦应雄张怀智昌思怡潘新宇唐霞辉; 关键词：激光熔覆增材制造光学系统

轴快流CO_2激光器翅片管换热器强化换热研究被引量：1: 2017年; 为了解决厚板切割领域中高功率轴快流CO_2激光器翅片管换热器压力损失大、传热效率低的问题,采用计算流体力学软件ANSYS分析了3种涡流发生器的换热特性,并对换热性能更佳的梯形小翼涡流发生器的形状、长度、高度和安装角度进行优化设计;通过一个开环的风洞实验平台验证了数值模拟数据的可靠性。结果表明,长度11mm、高度2.6mm的梯形小翼涡流发生器采用30°迎角渐缩方式布置时换热性能最佳,在雷诺数为600~1600范围内,和没有安装涡流发生器相比,梯形小翼涡流发生器的努塞尔数Nu提高了8%~22%,摩擦因子上升了16%~27%;8h稳定输出功率4216W,比额定输出功率高出5.4%。该研究提高了CP4000系列激光器的厚板切割能力。; 岳建堡李波王海林王智用李杰雄; 关键词：激光技术涡流发生器计算流体力学强化换热

射频板条CO_2激光器整形光路自适应调节研究被引量：3: 2015年; 为了解决射频板条CO2激光器因安装或腔镜热畸变造成的光路偏移问题,采用外光路偏移补偿的方法对其进行校正。研究了基于压电陶瓷的偏移补偿装置,设计了压电陶瓷驱动电路,并分析了控制精度和自适应控制方法。结果表明,通过偏移补偿装置,激光输出功率在任何占空比下均可达到或超过标准参考功率值,并通过对比有无自适应调节,激光输出功率最大相差100W,且可保持激光输出功率在2h运行中波动小于2%。此项研究可保证激光器高效运行,提高激光器的输出功率和模式的稳定性,具有较大的实用价值。; 王振韩蒙蒙彭浩唐霞辉; 关键词：激光技术自适应调节压电陶瓷

高功率激光大宽度矩形光束抛物带式积分镜研究被引量：5: 2019年; 提出一种通用的抛物带式矩形光斑积分镜,建立了分段抛物线匀化模型,推导了满足超精密车削加工的分段抛物线方程。该积分镜解决了传统直线带式积分镜在积分方向上匀化宽度太小的问题,可获得远大于输入光斑直径的匀化宽度,同时分析了该积分镜分割段数对输出光斑均匀性的影响。利用高斯光束行波传输方程,计算回转方向上的离焦光斑尺寸,解决了采用几何光学方法获得离焦光斑尺寸误差大的问题。设计了输出光斑尺寸分别为100mm×3.2mm和14mm×3.3mm的积分镜,采用Zemax和SolidWorks软件进行仿真,仿真得到的光斑尺寸分别为100.2mm×3.2mm和14.2mm×3.3mm。加工了14mm×3.3mm的积分镜,在3kW光纤激光器上进行实验,测得的光斑尺寸为14.3mm×3.3mm,匀化方向均匀性为90%,满足激光加工应用要求。; 刘晓东秦应雄柳洁唐霞辉罗博伟; 关键词：激光光学激光光束整形

腔镜面型对射频板条CO_2激光器输出模式的影响被引量：10: 2016年; 采用非稳腔结构的激光器,当系统的菲涅耳数较大时,球面腔镜尺寸随之增大,尽管可以获得高输出功率,但由于不满足傍轴条件,球面腔镜的球差对输出模式的影响变大。采用Fox-Li迭代算法,分析了腔镜类型不同时谐振腔有效菲涅耳数为675的2 k W射频板条CO_2激光器的输出模式,并进行了实验研究。结果表明,当腔镜采用双球面镜时球差的影响显著,输出光束近似为球面波,输出平面上光束质量因子M!2=14.48,光束质量差,聚焦后光束偏离光轴,难以实现高功率、高光束质量的激光输出;当腔镜均采用抛物面镜时球差的影响得以消除,输出光束近似为平面波,此时输出平面上光束质量得到改善,M!2=3.96,实验结果与数值模拟结果一致。; 王炜唐霞辉秦应雄肖龙胜吴超王振万文; 关键词：激光器球差球面镜

激光表面改性3kW半导体激光器矩形光斑聚焦系统研究被引量：2: 2016年; 针对3 kW 半导体激光器应用于机器人表面改性系统，聚焦光斑不均匀问题，提出了一种采用菲涅耳透镜对面阵高功率半导体激光器输出光斑进行聚焦匀化的方法，设计出尺寸为10 mm×2 mm 的均匀矩形光斑。利用Zemax 和Matlab 软件进行仿真分析，研究了菲涅耳透镜楞距和入射光发散角对聚焦系统焦斑均匀性的影响。结果表明，当菲涅耳透镜楞距在1 mm 以内时，焦斑均匀性最佳约为94.90%。随着楞距的继续增大，输出光斑均匀性会逐渐降低。当楞距增大到2.5 mm 后，光斑的均匀性不再随楞距的增大而变化，基本稳定在93.85%左右。焦斑的均匀性会随着发散角的增大有所提高，但是发散角太大会使聚焦难度增加，而且光斑均匀性也随之劣化。当菲涅耳透镜楞距为1 mm，入射光发散角在12.5~20 mrad范围内时，焦斑均匀性最好约为95.22%。; 许成文钟理京秦应雄郭海平唐霞辉; 关键词：激光器半导体激光器菲涅耳透镜表面改性

复合脉冲深度激光打孔的实验研究被引量：5: 2017年; 为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。; 何雅静王伟许本志朱晓齐丽君朱长虹; 关键词：激光技术激光打孔脉冲能量脉冲宽度

华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心

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