高功率大能量納秒激光器典型應(yīng)用
1. 鈦寶石激光器泵浦
啁啾脈沖放大（Chirped Pulse Amplification, CPA）技術(shù)是產(chǎn)生超短脈沖、超高峰值功率激光的一種技術(shù)。作為商品化TW - PW 飛秒激光器制造商，Amplitude在鈦寶石泵浦領(lǐng)域具備多年的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。
Amplitude提供從10焦耳級到200焦耳級納秒綠光激光器，滿足您百太瓦直至10拍瓦量級高功率鈦寶石激光器的泵浦光需求；專為泵浦優(yōu)化的均勻光斑，使得鈦寶石可輸出質(zhì)量優(yōu)秀的激光。Amplitude可供鈦寶石住放大級選用的泵浦源系列：
啁啾脈沖放大（Chirped Pulse Amplification, CPA）技術(shù)是產(chǎn)生超短脈沖、超高峰值功率激光的一種技術(shù)。作為商品化TW - PW 飛秒激光器制造商，Amplitude在鈦寶石泵浦領(lǐng)域具備多年的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。
Amplitude提供從10焦耳級到200焦耳級納秒綠光激光器，滿足您百太瓦直至10拍瓦量級高功率鈦寶石激光器的泵浦光需求；專為泵浦優(yōu)化的均勻光斑，使得鈦寶石可輸出質(zhì)量優(yōu)秀的激光。Amplitude可供鈦寶石住放大級選用的泵浦源系列：
| 系列 | 綠光能量 | 重復(fù)頻率 | 備注 |
| Titan | 6J - 12J | 1 - 5Hz | |
| Constellation | 15J - 30J | 0.1Hz | |
| 75J - 150J | 1shot/min | ||
| Premiumlite-YAG | 55J | 10Hz | |
| Premiumlite-Glass | 200J | 0.1Hz |
2. OPCPA泵浦
與鈦寶石CPA系統(tǒng)不同，OPCPA采用光學(xué)參量放大（Optical Parametric Amplification）過程來放大啁啾脈沖。在OPCPA系統(tǒng)中，為保證對各頻譜分量的同等增益，要求脈沖的時間波形為平頂；Amplitude Agilite 及Intrepid系列提供百皮秒 - 微秒脈寬、脈沖波形可編程的輸出，非常適合OPCPA泵浦。Agilite及Intrepid可單獨(dú)使用，提供焦耳級綠光輸出；同時可作為Premiumlite的前端，輸出數(shù)十焦的綠光。
與鈦寶石CPA系統(tǒng)不同，OPCPA采用光學(xué)參量放大（Optical Parametric Amplification）過程來放大啁啾脈沖。在OPCPA系統(tǒng)中，為保證對各頻譜分量的同等增益，要求脈沖的時間波形為平頂；Amplitude Agilite 及Intrepid系列提供百皮秒 - 微秒脈寬、脈沖波形可編程的輸出，非常適合OPCPA泵浦。Agilite及Intrepid可單獨(dú)使用，提供焦耳級綠光輸出；同時可作為Premiumlite的前端，輸出數(shù)十焦的綠光。
Eli - ALPS 2PW/10Hz系
3. 激光沖擊強(qiáng)化
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，激光沖擊強(qiáng)化（Laser Shock Peening）已從實(shí)驗(yàn)室走向市場，逐漸成為高端制造業(yè)金屬材料部件強(qiáng)化的關(guān)鍵技術(shù)甚至標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，激光沖擊強(qiáng)化（Laser Shock Peening）已從實(shí)驗(yàn)室走向市場，逐漸成為高端制造業(yè)金屬材料部件強(qiáng)化的關(guān)鍵技術(shù)甚至標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
激光沖擊強(qiáng)化示意圖
激光沖擊強(qiáng)化通常采用納秒尺度的大能量激光。待處理工件表面覆以不透明吸收層以及約束層，激光被吸收層吸收之后產(chǎn)生等離子體；在約束層的限制下，等離子體的爆炸在材料表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波并向材料內(nèi)部內(nèi)傳播。經(jīng)過處理的材料產(chǎn)生相變和應(yīng)力，可以非常顯著的提升材料的強(qiáng)度、耐磨性、抗疲勞特性；沖擊強(qiáng)化還可用于金屬疲勞恢復(fù)。
激光沖擊強(qiáng)化已被波音等高技術(shù)公司實(shí)際運(yùn)用，適用于：
· 航空發(fā)動機(jī)葉片
· 飛機(jī)蒙皮、鉚釘?shù)炔考?/span>
· 汽車發(fā)動機(jī)活塞、氣缸等部件
· 特種管道的焊縫
激光沖擊強(qiáng)化通常需要4～10GW/cm2的峰值功率密度，也就意味著處理1cm2面積需要10J能量。傳統(tǒng)激光器能量和重頻的矛盾，限制了激光沖擊強(qiáng)化工藝的速度和產(chǎn)率。
Amplitude 提供系列激光器，可用于實(shí)驗(yàn)室研究及工業(yè)應(yīng)用。尤其是Premiumlite-YAG激光器，其重復(fù)頻率比現(xiàn)有同等能量激光器高10倍，特別適合高產(chǎn)率沖擊強(qiáng)化工業(yè)應(yīng)用。
可用于沖擊強(qiáng)化的激光器：
激光沖擊強(qiáng)化已被波音等高技術(shù)公司實(shí)際運(yùn)用，適用于：
· 航空發(fā)動機(jī)葉片
· 飛機(jī)蒙皮、鉚釘?shù)炔考?/span>
· 汽車發(fā)動機(jī)活塞、氣缸等部件
· 特種管道的焊縫
激光沖擊強(qiáng)化通常需要4～10GW/cm2的峰值功率密度，也就意味著處理1cm2面積需要10J能量。傳統(tǒng)激光器能量和重頻的矛盾，限制了激光沖擊強(qiáng)化工藝的速度和產(chǎn)率。
Amplitude 提供系列激光器，可用于實(shí)驗(yàn)室研究及工業(yè)應(yīng)用。尤其是Premiumlite-YAG激光器，其重復(fù)頻率比現(xiàn)有同等能量激光器高10倍，特別適合高產(chǎn)率沖擊強(qiáng)化工業(yè)應(yīng)用。
可用于沖擊強(qiáng)化的激光器：
| 型號 | 脈沖能量 | 重頻 | 特點(diǎn) |
| Titan | 8J | 5Hz | 適合實(shí)驗(yàn)室研究及小面積工件強(qiáng)化應(yīng)用 |
| Constellation | 30J | 0.1Hz | 較大面積、低產(chǎn)率 |
| Intrepid | 4J | 10Hz | 可調(diào)波形，可研究不同波形對沖擊波及強(qiáng)化效果的影響 |
| Premiumlite-YAG Intrepid-YAG |
75J | 10Hz | 大面積、大產(chǎn)率沖擊強(qiáng)化應(yīng)用 |
4. 復(fù)合材料粘接檢測
復(fù)合材料以其強(qiáng)度高、比重輕、成本優(yōu)的優(yōu)勢正越來越多的使用于飛機(jī)、航天器、列車、汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵部件上。在使用時，通常將復(fù)合材料粘接、或?qū)?fù)合材料與其他材料粘接起來使用。其粘接的質(zhì)量無疑對*終應(yīng)用中的強(qiáng)度、壽命、可靠性有決定性影響。對復(fù)合材料粘接效果的檢測直接關(guān)系到生產(chǎn)與運(yùn)輸?shù)陌踩?/span>
復(fù)合材料以其強(qiáng)度高、比重輕、成本優(yōu)的優(yōu)勢正越來越多的使用于飛機(jī)、航天器、列車、汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵部件上。在使用時，通常將復(fù)合材料粘接、或?qū)?fù)合材料與其他材料粘接起來使用。其粘接的質(zhì)量無疑對*終應(yīng)用中的強(qiáng)度、壽命、可靠性有決定性影響。對復(fù)合材料粘接效果的檢測直接關(guān)系到生產(chǎn)與運(yùn)輸?shù)陌踩?/span>
復(fù)合材料的粘接缺陷
復(fù)合材料的粘接缺陷包括空泡 （voids），雜質(zhì) （inclusion），以及吻接（kissing bond）等，會嚴(yán)重影響材料的強(qiáng)度和可靠性。這些缺陷從外觀完全無法檢出，常規(guī)的非破壞性檢測（如X射線、超聲波等）因?yàn)橐r度過低，無法有效檢測這些缺陷。
激光粘接檢（Laser Bonding Inspection, LBI）測是一種有效、便捷、無損的復(fù)合材料粘接檢測技術(shù)。脈沖激光在復(fù)合材料表面產(chǎn)生壓剪應(yīng)力波（與激光沖擊強(qiáng)化類似但所使用的激光強(qiáng)度較弱）。壓力波在*后一個表面以張力波的形式反射，并對檢測區(qū)形成“拉扯”作用，從而將較弱的粘接拉開。
通過選擇合理的激光能量、脈沖寬度、脈沖波形，可以使得正常粘接在多次激光作用后完全無損，而對弱粘接產(chǎn)生破壞。同時可以通過對壓力、張力波的實(shí)時檢測來反饋粘接區(qū)的結(jié)構(gòu)。
LBI檢測飛機(jī)構(gòu)件
波音公司宣稱，LBI是“唯一的檢測復(fù)合材料的有效方法”。LBI可用于復(fù)合材料-復(fù)合材料粘接，復(fù)合材料-金屬粘接，金屬-金屬粘接的強(qiáng)度檢測，并具備修復(fù)粘接結(jié)構(gòu)的潛力。在航空航天、機(jī)動車與列車、風(fēng)力葉輪等構(gòu)件的制造領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
LBI需求的峰值功率密度一般小于4GW/cm2，同時需要對激光脈沖的寬度和波形進(jìn)行精確的控制，以使產(chǎn)生的應(yīng)力波能準(zhǔn)確的檢測弱粘接，同時不對正常粘接產(chǎn)生影響。Amplitude提供300ps - 微秒寬度、波形可任意編程的MOPA激光器Intrepid以及Agilite系列，能量覆蓋數(shù)百毫焦 - 焦耳量級，非常適合LBI研究和LBI設(shè)備制造；同時，配合Premiumlite 放大系統(tǒng)，可獲得更高能量，實(shí)現(xiàn)大面積、高產(chǎn)率的激光粘接檢測。
5. 動態(tài)壓縮
X射線衍射是研究材料結(jié)構(gòu)的重要方法。在X射線衍射測試中，對材料施加外加的高壓，造成材料應(yīng)力、晶格參數(shù)乃至物相的變化，對研究材料的在壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)方程、熔化、相變、聲速、晶體結(jié)構(gòu)、溫度變化以及非平衡動力學(xué)等等過程有重要意義。
采用激光產(chǎn)生沖擊波，在極端的時間內(nèi)壓縮材料，具備系列的優(yōu)勢：
· 超快速壓縮，體現(xiàn)與靜態(tài)壓縮不同的特性，尤其是非平衡動態(tài)過程；
· 模擬地表無法實(shí)現(xiàn)的極端高溫和高壓條件；
· 實(shí)現(xiàn)只有在星體核心才會出現(xiàn)的奇異晶態(tài)。
動態(tài)壓縮X射線衍射示意
大能量、高功率的脈沖激光系統(tǒng)已經(jīng)越來越多的裝配于全球各地的同步輻射線站，用于動態(tài)壓縮研究。Amplitede提供 Intrepid (HE) 以及 Atilite (HE)系列，分別適用于短脈沖和長脈沖需求：
· 可編程的脈沖形狀，模擬各種物理過程；
· 高達(dá)數(shù)十焦耳的單脈沖能量，亞納秒 - 微秒解決方案；
· 可實(shí)現(xiàn)與脈沖光源同步，進(jìn)行時間分辨研究；
· Nd:Glass 系統(tǒng)提供直達(dá)千焦的潛力。
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