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这项技术的突破,使激光行业创造价值翻了5倍!——飞秒激光写入光纤布拉格光栅

发布:2022-06-01 10:18作者:www.huyunjituan.com点击:779次

这项技术的突破,使激光行业创造价值翻了5倍!——飞秒激光写入光纤布拉格光栅:近年来,纤维光纤为高性能光通信技术、高性能光纤激光器和放大器以及新型光学传感器的快速发展做出了重大贡献。基于此类光纤的设备开发的核心是乳胶布拉格光纤 (FBG),它是一种反射光纤结构周期定义的特定谐振波长的光的元件。
在现有的光纤晶格配准方法中,在光谱的可见光或红外区域使用飞秒激光脉冲的直接配准方法似乎是多芯光纤加工的最佳选择。由于飞秒脉冲吸收的非线性特性,这种方法不仅可以在选定的光纤芯中保存 FBG,还可以通过聚酰亚胺和丙烯酸酯等保护性光纤涂层来保存 FBG。通过调整多芯光纤横截面中折射率校正区域的位置和激光脉冲的能量,可以在横向(选定的纤芯)和所需位置写入具有所需几何和光谱特性的 FBG .轴向。
俄罗斯科学院西伯利亚系(俄罗斯新西伯利亚)自动化与机电系Sergei Babin教授课题组讨论并展示了FBG选择性存储在实际应用中的实验结果。特别关注作者开发的多芯光纤形状传感器和光纤拉曼激光器。
光信号空间分离的可能性使得多芯光纤在开发用于测量多参数光纤物理效应的传感器方面很有趣。在传感器技术的发展中,重点是 3D 传感器,由于其紧凑性、柔韧性、化学惰性和对电磁场的抵抗力,在微型机器人(特别是微创手术)、航空航天和监视方面都有应用。在高需求领域。
多芯光纤也是制造高性能光纤激光器和放大器的一种很有前途的方法,因为随着核态净面积的增加,生成态的非线性效应会减弱。
50秒激光技术可以改变透明材料的折射率,让您在使用多丝光纤时更加自由。除光纤布拉格光栅外,该技术还可用于制造用于空间通信的复杂集成光学元件、物理量测量元件和生物传感器,以及用于激光系统的复杂布拉格反射镜。
以前对用于曲率、旋转和形状测量的多导体光纤传感器的研究和开发已经证明使用最适合每种情况的各种方法具有很高的测量精度。他们开发工作的下一步是在一个设备中结合精度、性能和成本平衡的最佳解决方案。除了形状的重建之外,还可以添加其他可独立测量的分布参数,例如温度、振动、压力等。
多芯光纤激光器具有有趣的光谱特性,这是由于有效模式的最佳范围和由于芯中不同光纤组反射的辐射的耦合而产生的干涉效应。增加有源和无源光纤中的灯丝数量并将正确数量的光纤网络集成到灯丝中有助于功率缩放和线路收缩。为了达到传统拉曼放大器与多芯有源光纤激光器和无源无源光纤激光器的性能比,泵浦的光纤耦合与使用双光纤的传统高功率单光纤激光器相当。结构研究 服装的选择尤为重要。
在医学上也有应用:髋关节置换术中内置的传感器可以检测患者何时行走异常或人工关节何时超负荷。噪声或结构压力也可以用印有压电墨水的传感器测量,压电墨水在激光束的影响下结晶。这种传感器无处不在,因此有必要监测风力涡轮机、涡轮机和飞机等宝贵资产的结构状况。
底线:虽然激光已经是一项成熟的技术,但它仍有很大的潜力。
与 B. 真空感应熔炼等 NiTi 生产常用的传统制造方法不同,在 L-PBF 工艺中,制造过程中逐层吸氧量更高。因为,根据打印机隔间内空气的清洁度,构成零件的许多层在打印过程中会发生氧化。因此,除了镍蒸发、氧化、可能的沉淀反应和快速冷却引起的AF独特的缺陷结构外,TEM研究中观察到的各种氧化物颗粒可能对AM的发展起到一定的作用。镍钛。游戏阶段。转变温度。由于 Ti 对氧的亲合力高,这些氧化物中的大部分都富含 Ti,因此从基体中生成 Ti,在 VED 较高的情况下往往会降低转变温度,从而阻碍了 Ni 的蒸发作用。
溶解的 Ni51.2Ti48.8 粉末 (at.%) 在 -150°C 到 150°C 的温度范围内没有显示出马氏体变化的迹象。在矩形棱镜的印刷过程中,选择了适当的镍蒸发工艺参数,并相变峰值显示在相同的温度范围内。比较打印的 100 和 500 ppm O2 固溶体矩形棱柱的 DSC 结果表明,S100 材料的转变温度略高。这很好地符合这样的假设,即随着相变温度的降低,氧化过程的增加会从基体中提取更多的钛。
研究了 S100 材料的晶体结构,取自矩形棱镜的样品在应力轴上显示出强 <110> 取向。另一个值得注意的发现是在印刷的 NiTi 样品中形成了几乎独特的假晶体。具有相同取向的柱状晶粒在制造过程中通过逐层外延生长形成单晶微结构。本节讨论此处选择的工艺参数,特别是线性能量密度 (LED),对这两种观察到的改变熔池形状、模型填充距离和连续层之间激光的现象的影响。
这种结构和拉伸试样的载荷方向是这些试样获得良好拉伸弹性的部分原因,比目前文献报道的要好。已知纹理在 SMA NiTi 的热机械响应中起重要作用。加尔等人。报告在不同结晶方向测试的富镍 NiTi 单晶的机械性能。沿应力轴取向<001>的单晶在拉伸试验中表现出增加的临界应力和过早损坏(<2%载荷),导致马氏体转变,而<110>取向表现出更高的可逆临界应力(> 5%)。马氏体转变始于相对较低的拉伸应力(给定相同的时效条件和测试温度)。鉴于单个 NiTi 晶体在 <001> 方向上的过早分解,AM-NiTi 拉伸残余物,尤其是镍含量高于等离子组合物的那些,不应具有强的 <001> 伸长率以实现良好的超弹性性能。火车轴 001> 文本。
在立方材料凝固过程中,<001>方向是晶体沿最高温度梯度生长最快的方向,并且在AM NiTi样品中报道了<001>生长结构。乍一看,构造方向上的纹理 <001> 似乎是由于熔融层和先前印刷的基板或层之间的高温梯度造成的。然而,考虑到与激光扫描相关的熔化和凝固过程,当前激光路径和相邻的先前凝固路径之间也存在很大的温度梯度。例如,据报道,激光迹线之间的图案填充距离 (h) 会影响晶体结构的强度,并且较低的 h 值通过增加回流和凝固循环的次数在 AM-NiTi 中提供更强的纹理。这有利于晶粒生长(形成伪单晶结构)并更好地将 <001> 方向与设计方向对齐。
对于其他一些立方 AM 材料,已报道使用连续层之间 0° 或 180° 的旋转角朝向框架的方向。因此,重要的是要了解 AM 过程中纹理发展背后的机制,并以此为指导在 SMA 中实现所需的纹理,从而在构造部件的不同方向上实现近乎完美的超弹性。 .此外,许多早期的 AM-NiTi 工厂无法在富镍 NiTi 成分中生产假单晶。
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