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1、2019/6/20,1,李俊昌 2009.12.24 于中科院研究生院,衍射计算及数字全息 （序言）,2019/6/20,2,序言提要,回顾科研经历,讲述三方面内容 1、衍射的数值计算在强激光变换系统的设计与检测中的应用 2、衍射的数值计算在数字全息中的应用 3、DELPHIE及MATLAB计算程序演示,2019/6/20,3,本课程的研究背景,1984年至今, 昆明理工大学与法国几所著名的工程师大学开展了有成效的合作. 长期以来,我们不但每年接受法国留学生,而且与法国联合培养博士生,一些研究工作成果逐步进入国际先进水平行列. 在国际合作中, 衍射计算及数字全息是主要的合作内容.,2019/6
2、/20,4,激光加工及热处理工艺简介,Rpartition recherche,Table de travail,chantillon,Systme Optique,Soudage,LASER,Cordon tremp,Marquage,2019/6/20,5,Rpartition nergtique (2) 法国千瓦轴流CO2激光设备,1000WTEM00,1640W采样间隔2秒TEM00+TEM01,CILAS CI4000 CO2 de lINSA,2019/6/20,6,HJ-3 CO2 1500W de USTK,Rpartitions nergtiques relles de fa
3、isceaux laser (1)横流千瓦激光器光束强度分布,2019/6/20,7,Contraintes sur la rpartition du faisceau laser pour diffrentes utilisations 常见的光束变换,TEM00 Mode complexe 基横模 高阶模,Mesures dmissivit de matriaux etc.惯性约束核聚变等,Traitement thermique 激光热处理,Marquage激光标记,2019/6/20,8,Systme de superposition des images spares 矩形光斑叠像装
4、置(1),2019/6/20,9,Rpartition initiale tache recombine tache pratique Optique gometrique Optique cohrente,Matrice bidimensionnelle de lentilles 透镜列阵,2019/6/20,10,反射式积分镜,入射光束,几何光学,衍射理论,李俊昌等, 强激光积分变换镜的光学性能及相关热作用讨论, 光电子.激光，No.8, 2002: p767-772,2019/6/20,11,叠像与非叠像系统的比较,J.C.Li ，J. Merlin et J. Perez， Etude
5、 comparative de differents dispositifs permettant de transformer un faisceau laser de puissance avec une repartition energeique gaussienne en une repartition uniforme, Revue de Physique Applique, Vol.21, P.425-433(1986).,2019/6/20,12,Dispositif permettant dobtenir une tache rectangulaire 方形光斑叠像装置(2)
6、,Li Junchang ， J. Merlin et al, Revue de Physique Applique, Vol.25, P.1111-1118(1989). Travail li au contrat PSA,2019/6/20,13,光学设计过程(1),L0,d0-L0,2019/6/20,14,几何光学设计,Jun-Chang Li，J. Merlin Conception optique dun dispositif permettant de transformer un faisceau laser de puissance en une tache carre，Jo
7、urnal of Optics(FR), vol.29, ( 1998), p376-382.,2019/6/20,15,矢量形式的反射定律,I N R,2019/6/20,16,空间光线追迹的基本公式,N I O n n R,入射光线单位矢量I,折射光线单位矢量R及界面法线单位矢量N的关系,三维空间折射定律：,2019/6/20,17,衍射问题考虑,2019/6/20,18,衍射问题研究,2019/6/20,19,试验系统及理论知识的灵活应用,如何使用书本上学习的标量衍射理论?,2019/6/20,20,双光斑叠加等效系统,2019/6/20,21,综合应用衍射光学及几何光学理论确定实验参数
8、,2019/6/20,22,理论计算与实验测量的比较,通过空间光线追迹确定等效透镜焦距后准确获得与实验测量相吻合的结果,2019/6/20,23,离轴光学系统的衍射计算,观测平面,根据几何光学的光线空间追迹, 沿着实际光束的传播方向重新确定光学元件的变换参数, 建立等效傍轴光学系统; 在等效傍轴系统中计算衍射后, 利用等效傍轴光学系统与原光学系统之间的坐标变换关系, 便能得到需要观测位置的光波场.,2019/6/20,24,设计结果及检测,2019/6/20,25,Calcul rapide de la rpartition nergtique et des effets thermiques
9、 aprs transformation par les diffrents systmes optique 研究衍射及热作用的快速算法实现光学及热学问题的快速计算,Li Junchang et al,Etude thorique et experimentales dun dispositif optique de transformation de faisceau laser en une tache rectangulaire, Journal of Optics, vol.24, no.2, 1993, p.55-64.,Li Junchang et al., Calcul des
10、effets thermiques induits par un dispositif optique permettant de condenser un faisceau laser de puissance en une tache rectangulaire, Journal de Physique III, vol.3, p.1497-1508(1993).,2019/6/20,26,汽车曲轴的激光热处理,矩形斑叠像装置处理结果,汽车曲轴,APPLICATION A LAMELIORATION DU COMPORTEMENT EN FATIGUE DE VILEBREQUINS,20
11、19/6/20,27,Kalidoscope 波导腔叠像装置 -Systme compact recombinant des images,Delmas A, Li J.C., Study of an optical device used to homogenize a laser beam. Application to emissivity measurements on semitransparent material at high temperature INT J THERMOPHYS 24 (5): 1427-1439 Sp. Iss. SI SEP 2003,Georges
12、CAILLIBOTTE, tude Exprimentale de la Refusions Superficielle des Mtaux par Laser CO2 Multikilowatts Continu, Thse faite au Laboratoire dApplications des Lasers de Puissance-Unite mixte ETCA-CNRS, no.207 9223,( 1992).,Jun Chang Li，Rogerio Lopes, Christine Vialle et Jean-Francois Sacadura.Study of an
13、optical device for energy homogenization of a high power laser, Journal of Laser Applications, Vol.11, no.6, 1999, p279.,2019/6/20,28,半透明材料受任意强度分布激光辐照; 考虑对流及辐射效应;表面吸收系数随温度变化; 快速计算给定热平衡温度时的激光强度及热平衡时间,材料热辐射研究,2004.01-02 lINSA de LYON 2006.1-2006.6 CNRS 法国国家科研中心,2019/6/20,29,实用的光波场追迹计算公式,2019/6/20,30,C
14、omparaison entre les taches obtenues par simulation et exprimentales pour le Kalidoscope 波导腔叠像器理论计算与实验测量的比较,pratique,thorique,2019/6/20,31,Concption et utilisation des pices de loptique bidimensionnelle 二元光学的设计及应用,论文 软件,2019/6/20,32,波导腔叠像装置遇到的新课题,傅里叶变换频谱仪,如何计算计试件上激光强度分布?,如何计算试件三维瞬态温度场?,如何设计一个热辐射引导系统
15、?,2006.1-2006.6 CNRS 法国国家科研中心,2019/6/20,33,空间曲面衍射场的计算,Junchang Li，Congguang LI，A. DELMAS， Calculation of Diffraction Patterns in Spatial Surface, Journal of Optical Society of America-A, Vol. 24, Issue 7, 2007:1950-1954 。,2019/6/20,34,激光热处理优化控制研究被国内杂志引用40余次； 激光的衍射及热作用计算2002年3月第一版； 2008年科学出版社修订重印；在华中科技大学讲座； 全息干涉计量及 信息光学理论与计算是近年来将衍射计算用于数字全息研究的成果。,关于激光衍射及热作用计算的著作,科学出版社2008年,2019/6/20,35,不断学习，应用基本理论解决新问题,2019/6/20,36,材料力学性能的实时全息检
