بسته تحقیقاتی لیزر فیبری

این بسته شامل 3 پایان نامه در زمینه لیزر فیبری می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

 

تاثیر متغیرهای جوشکاری با لیزرهای Nd:YAG پالسی و پیوسته‌ی فیبری بر ترک‌های گرم در آلیاژ پایه نیکل HASTELLOY X

چکیده

آلیاژ پایه نیکل HASTELLOY X ، به دلیل مقاومت به خوردگی عالی و استحکام بالا ، کاربردهای زیادی در صنایعی نظیر نفت و گاز و هوافضا دارد این آلیاژ جزء آن دسته از آلیاژهای پایه نیکل است که استحکام خود را از طریق تشکیل محلول جامد به دست می‌آورند استفاده از این آلیاژ در صنایع گوناگون ، نیاز به اتصال این آلیاژ از طریق جوشکاری را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد در این بین ، روش‌های جوشکاری به کمک لیزر ، به دلیل مزایایی نظیر حرارت ورودی کم ، حفاظت خوب از حوضچه‌ی مذاب ، سهولت جوشکاری در حالت سوراخ کلیدی ، منطقه‌ی متأثر از حرارت باریک و جوش‌های با استحکام خستگی بالا ، بسیار مورد توجه‌اند از طرفی این آلیاژ به دلیل داشتن ساختار آستنیتی ، مستعد ایجاد ترک های گرم است در این تحقیق سعی شده تا با استفاده از دو نوع لیزر پالسی Nd:YAG و موج پیوسته‌ی فیبری ، ورق‌های آلیاژ HASTELLOY X به صورت خودزا جوشکاری شود تا ضمن بررسی تأثیر تغییر پارامتر های عرض پالس ، فرکانس و توان حداکثری در لیزر پالسی و توان و سرعت جوشکاری در لیزر موج پیوسته‌ی فیبری ، کیفیت جوش حاصل از این دو لیزر باهم مقایسه شوند نتایج نشان دادند که افزایش عرض پالس و فرکانس باعث افزایش ابعاد حوضچه ی جوش شده و سبب کاهش میزان ترک های گرم می گردد همچنین تأثیر افزایش فرکانس بر کاهش ترک‌های گرم ، به واسطه ی کاهش میزان تنش های حرارتی متناوب ، بیش تر از دیگر پارامتر های لیزر پالسی است و با افزایش این متغیر تا 60 هرتز ، میزان مجموع طول ترک های گرم به طور پیوسته در حال کاهش است در ارتباط با عمق نفوذ نیز افزایش عرض پالس به مقادیر بیش تر از 5 میلی ثانیه تغییری در افزایش میزان عمق نفوذ جوش ندارد ولی با افزایش فرکانس، عمق نفوذ جوش به طور پیوسته افزایش می یابد و در این ارتباط، موثرترین پارامتر ، توان حداکثری است با تعویض منبع لیزر و استفاده از لیزر موج پیوسته‌ی فیبری ، به دلیل کاهش میزان تنش های حرارتی متناوب ، ترک های گرم کاملا از بین رفتند مزیت لیزر پیوسته ی فیبری نسبت به لیزرهای پیوسته ی دیگر مثل لیزر پیوسته ی Nd:YAG افزایش کیفیت پرتو خروجی و تمرکز حرارتی بالاتر است همچنین انجام عملیات حرارتی محلولی بر روی ورق‌های آلیاژ مورد نظر ، سبب کاهش میزان کاربید های مرز دانه ای و کاهش سختی در فلز پایه شده و به همین دلیل موجب کاهش ترک‌های ذوبی در حین جوشکاری لیزری پالسی این ورق‌ها با فرکانس پایین تر از 30 هرتز می‌شود

فصل اول 
مقدمه1 
فصل دوم 
مروری بر منابع5 
1-2- کاربرد ، ساختار و طبقه‌بندی آلیاژهای پایه نیکل6 
1-1-2- دسته‌بندی و کاربردهای آلیاژهای پایه نیکل6 
2-1-2- فازهای رسوبی در آلیاژهای رسوب سخت شونده7 
3-1-2- کاربیدها و فازهای ترد در آلیاژهای پایه نیکل 8 
2-2-اثر عناصر آلیاژی بر خواص آلیاژهای پایه نیکل10 
3-2- ترک‌های گرم 11 
1-3-2-ترک‌های انجمادی11 
2-3-2- راه‌های پیشگیری ترک انجمادی 17 
3-3-2- ترک‌های ذوبی17 
1-3-3-2- مکانیزم های ذوب مرز دانه‌ای17 
4-3-2- مکانیزم ترک‌های ذوبی19 
5-3-2- راه‌های کاهش ترک‌های ذوبی 20 
4-2- لیزر و انواع آن 21 
1-4-2- ماهیت نور و لیزر 21 
2-4-2- جذب و گسیل نور24 
3-4-2- برهم‌کنش تابش با ماده 24 
4-4-2- ضریب جذب و ضریب بهره 26 
5-4-2- سیستم ها دو و چند ترازی27 
6-4-2- حجم مدی28 
7-4-2- مد لیزری28 
8-4-2- نمونه‌هایی از لیزرهای واقعی29 
1-8-4-2- لیزرهای آلاییده شده با عایق 29 
2-8-4-2- لیزر Nd:YAG 30 
3-8-4-2- لیزر های فیبر32 
5-2- جوشکاری به کمک لیزر34 
1-5-2- فرآيند جوشكاري ليزر34 
2-5-2- پارامتر های فرایند جوشکاری با لیزر36 
1-2-5-2- توان لیزر و سرعت جوشکاری (حرارت ورودی)36 
2-2-5-2- نقطه‌ی تمرکز لیزر37 
3-2-5-2- گاز محافظ 37 
3-5-2- جوشکاری لیزری پالسی 39 
4-5-2- پارامتر های لیزر پالسی40 
6-2- جمع بندی و بیان اهداف انجام آزمایش ها42 
فصل سوم 
روش انجام آزمایش ها43 
1-3- تهیه‌ی نمونه و تعیین ترکیب شیمیایی44 
2-3- عملیات حرارتی بر روی ورق ها44 
3-3- جوشکاری با لیزر پالسی45 
4-3- جوشکاری خودزا به کمک لیزر فیبری با موج پیوسته48 
5-3- آماده سازی نمونه و متالوگرافی49 
6-3- تصویربرداری و آنالیز به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی51 
7-3- آزمایش سختی سنجی 51 
فصل چهارم 
نتایج و تحلیل52 
1-4- نتایج آزمایش کوانتومتری53 
2-4- متالوگرافی و سختی سنجی از نمونه‌ی شاهد53 
3-4- بررسی تاثیر پارامتر های جوشکاری پالسی بر ترک های ذوبی و انجمادی59 
1-3-4- تاثیر عرض پالس59 
2-3-4- تاثیر تغییرات فرکانس لیزر67 
3-3-4-تاثیر عملیات حرارتی محلولی بر ترک های ذوبی75 
4-3-4- تاثیر تغییرات توان حداکثری بر ترک های انجمادی78 
4-4- تأثیر پارامتر های لیزر موج پیوسته‌ی فیبری بر ترک‌های گرم و حوضچه‌ی جوش83 
فصل پنجم 
نتیجه گیری89 
پیشنهادها92 
مراجع93 

 

طراحی و شبیه‌سازی لیزر فیبری حلقوی دو طول موجی

چکیده

یکی ازمهمترین بحث‌ها در زمینه‌ی فناوری‌های نوری عبارت است از تکنولوژی تولید مولدهای لیزری و سیستم-های انتقال نوری لیزرهای چند طول موجی است. با وجودی‌که هنوز به ساختارهای تمام نوری نرسیده‌ایم و مشکلات و چالش‌های زیادی فراسوی این مهم است ولی قابلیت‌های جدید این سیستم غیر‌قابل چشم‌پوشی است. با وجودی‌که در کشور ما هنوز این تکنولوژی (سیستم انتقال نوری) بشکل عملی استفاده نشده ‌است و زیر ساخت مخابرات هنوز از ساختارهای لیزر تک طول موج استفاده می‌کند با اینحال در این پایان‌نامه سعی شده-است، ضمن معرفی قابلیت‌های لیزرهای دو طول موجی و فمتو ثانیه و مشخصات آنها ساختارهای جدید معرفی شود.در این پروژه هدف طراحی و شبیه‌سازی لیزر دو طول موجی است، از جمله مزیت‌های طرح پیشنهادی سادگی وهزینه ساخت پایین آن است، طراحی لیزر مورد نظر در دمای اتاق در نظر گرفته شده است و طراحی شامل دو بخش است بخش اول برای بررسی تغییرات پالس حین عبور از فیبر آلائیده شده با عناصر خاک‌های کمیاب و بخش دوم طراحی ساختار گریتینگ است. به این ترتیب که ابتدا برای تولید پالس فمتوثانیه ازپمپ لیزری 1480نانومتری به عنوان منبع پمپ استفاده شده است، و با توجه به اینکه برای تولید پالس فمتوثانیه طیف فرکانسی پهن لازم است، برای این منظور از فیبر آلائیده شده با اربیوم استفاده شده است. سپس با استفاده از دو فیبر توری براگ پهنای فرکانسی به دو قسمت تقسیم می‌شود. پهنای فرکانسی عبوری یکی از گریتینگ‌ها به گونه‌ای در نظر گرفته شده است تا بتواند پالس فمتو ثانیه تولید کند. خروجی پالس ها بترتیب دارای توان 9میلی وات 114/5میکروات است. که در مقایسه با لیزرهای چند طول موجی دارای توان بالایی است.

1 فصل اول 1 
1-1 مقدمه 1 
1-1-1 لیزر فیبری 2 
1-1-2 اساس لیزرهای فیبری 6 
1-2 ساختار کاواک لیزر های فیبری 7 
1-3 فیبر نوری 9 
1-3-1 پارامترهای فیبر 11 
1-3-2 اثرات غیر خطی فیبر نوری 12 
1-4 تقویت کنندههای نوری 15 
1-5 لیزرهای پالس کوتاه 17 
1-6 اصول مد قفل زنی 19 
1-6-1 مد قفل زنی پسیو 21 
1-6-2 مد قفل زنی اکتیو 24 
1-7 لیزرهای چند طول موجی 27 
1-7-1 دلیل تولید لیزرهای چند طول موجی 31 
1-8 کاربرد: 32 
1-9 تئوری و اساس فیبر براگ گریتینگ 33 
فصل دوم
2 فصل دوم 41 
2-1 معادلات نرخ 41 
2-2 معادلات ماکسول در محیط همگن 44 
2-2-1 مدهای فیبر 44 
2-2-2 معادلۀ اساسی انتشار 44 
2-2-3 روش حل معادله غیر خطی شرودینگر 46 
2-3 تئوری ومدلسازی فیبرهای براگ گریتینگ 50 
2-3-1 حل تحلیلی معادلات کوپلاژ برای گریتینگ های یکنواخت 51 
2-3-2 گریتینگ یکنواخت 53 
3 فصل سوم 60 
3-1 نتیجه گیری 60 
3-2 بررسی پمپ 60 
3-3 بررسی EDF 61 
3-4 بررسی گریتینگ 63 
3-5 مقایسه و نتیجه گیری 65 
3-6 پیشنهادات: 66 

 

بررسی لیزرهای فیبری پالسی مورد استفاده در گداخت هسته‌ای

چکیده

با توجه به اهمیت تکنولوژی گداخت هسته‌ای در تولید انرژی، روش‌های متفاوتی به‌منظور انجام این امر پیشنهاد شده است استفاده از لیزر‌های پرتوان (پالسی) یکی از روش‌های جدیدی است که امروزه مطالعات فراوانی بر روی آن‌ها انجام گردیده است در این پروژه سعی بر آن است تا بتوان مبانی و تئوری استفاده از لیزر‌های فیبری در گداخت هسته‌ای به دقت بررسی و روش‌های پیش‌بینی جدیدی ارائه گردد کارهای جدیدی که در زمینه تولید تپ‌های بسیار کوتاه انجام می‌گیرد از جمله کارهای تحقیقاتی روز دنیاست و از اهمیت خاصی برخوردار است برای تولید لیزر‌های پالسی فشرده شده (طول موج در حد فمتو‌ثانیه) و توان‌های بالا (در حد مگاوات)، یکی از روش‌های پیشنهادی قفل‌کردن مد موجود در کاواک لیزر فیبری می‌باشد با قفل‌کردن مد لیزرهای فیبری می‌توان لیزرهای تپ کوتاه با شدت بالا را ایجاد کرد در این پایان‌نامه از روش قفل‌شدگی Active که از دو قفل‌کننده AM و FM به این منظور استفاده می‌کند بهره جستیم سپس نوع جدیدی از فیبر‌ها تحت عنوان فیبر با پاشندگی کاهنده(DDF) را معرفی نمودیم پس از آن روش قفل‌شدگی Passive لیزرهای فیبری را معرفی کردیم که با استفاده از آینه‌های حلقوی نوری غیر‌خطی(NOLM) که مانند جاذب اشباع عمل می‌کنند، انجام شد و نوع فیبر به کار رفته در آن DDF بود برتری روش این بود که پالس‌های خروجی از کاواک لیزر دارای انرژی اضافی کمی در اطراف بدنه‌‌ی خود بودند سپس مدولاتور تشدیدگر حلقه‌ای(Ring Resonator) را معرفی کردیم که به عنوان مدولاتور قوی می‌تواند در کاواک لیزر قرار بگیرد در روش قفل‌شدگی Active و Passive برای انتشار پالس‌های خروجی از کاواک لیزر از معادله‌ی غیر‌خطی شرودینگر(NLSE) استفاده کردیم این معادله انتشار تپ‌های نوری را در محیط نوری غیر‌خطی و پاشنده توصیف می‌کند می‌توان تحت شرایط مناسبی تپ های نوری را در محیطی غیر‌خطی و پاشنده با شکل ثابت انتشار داد چنین تپ‌هایی، سالیتون‌های نوری نامیده می‌شوند در این معادله عوامل خطی و غیر‌خطی در آن دخالت دارند و روش حل تحلیلی برایشان ناممکن است اما روش قوی و دقیق تبدیل فوریه گام مجزا (SSFM)، با استفاده از روش حل عددی این مشکل را برطرف کرده است شبیه-سازی عددی معادله‌ی غیر‌خطی شرودینگر با روش قوی SSFM نشان می‌دهد که سالیتون‌های نوری به شکل سکانت هیپربولیک هستند در پایان به عنوان ایده ساختار‌های جدیدی از NOLM را که دو نوع فیبر در آن به کار رفته بود را ارائه و معادلات غیر‌خطی برای انتشار پالس در آن را با روش SSFM شبیه‌سازی کردیم که به پالس‌های قوی و شدت بالا با حداکثر فشردگی دست یافتیم

فصل 1-گداخت هسته¬ای 1 
1-1-مقدمه 1 
1-2-انرژی بستگی هسته¬ای 1 
1-3-شکافت هسته¬ای 3 
1-3-1-واکنش شکافت هسته¬ای 4 
1-4-گداخت هسته¬ای 5 
1-4-1-انرژی گداخت هسته¬ای 7 
1-4-2-معیارهای واکنش گداخت هسته¬ای 11 
1-5-دو رویکرد متفاوت برای گداخت هسته¬ای 12 
1-5-1-مقایسه محصور سازی مغناطیسی و محصورسازی لختی 12 
1-5-2-گداخت هسته¬ای به روش محصورسازی مغناطیسی 13 
1-5-3-گداخت هسته¬ای به روش محصورسازی لختی 15 
1-5-4-گداخت لیزری 18 
1-6-معیار لاوسون در 21 
1-7-نیروگاه گداخت لختی 21 
فصل 2-لیزرهای فیبری پالسی 23 
2-1-مقدمه 23 
2-2-فیبر نوری 23 
2-3-اثر کر و ضریب شکست وابسته به شدت 26 
2-3-1-توصیف¬های ضریب شکست وابسته به شدت 26 
2-3-2-روش دوم تعریف ضریب شکست وابسته به شدت 27 
2-4-مدولاسیون خود فازی 28 
2-5-مدولاسیون فاز متقابل 28 
2-6-لیزر 29 
2-7-مد 30 
2-7-1-مدهای محوری(مدهای طولی) 30 
2-7-2-مدهای عرضی 32 
2-8-قفل¬شدگی مد در لیزرها 34 
2-9-شرح مختصری در مورد سوئیچ- 36 
2-9-1-جاذب اشباع 36 
2-10شرح مختصری در مورد قفل شدگی مد 37 
2-10-1-قفل شدگی مد از لحاظ مفهوم ریاضی 38 
2-11-روش¬های قفل¬شدگی مد 41 
2-11-1-قفل¬شدگی فعال 41 
2-11-2-قفل¬شدگی غیرفعال 42 
فصل 3-قفل¬شدگی مد در لیزرهای فیبری پالسی 43 
3-1-مقدمه 43 
3-2-معادله غیرخطی شرودینگر 44 
3-2-1-پاشندگی سرعت گروه 44 
3-2-2-پاشندگی مرتبه¬ی بالاتر 46 
3-2-3-سالیتون¬های نوری 48 
3-3-تعمیم معادله¬ی شرودینگر غیرخطی 48 
3-4-معادله¬ی قفل¬شدگی مد در لیزرها 51 
3-5-بررسی روش¬های قفل کردن مد 52 
3-5-1-قفل شدگی با استفاده ازجاذب اشباع 52 
3-5-2-قفل¬شدگی با استفاده از مدولاتور دامنه( ) 56 
3-5-3-قفل¬شدگی با استفاده از مدولاتور فاز( ) 59 
3-6-طراحی کاواک لیزری با قفل¬کننده 61 
3-6-1-شبیه¬سازی عددی 62 
3-7-پایداری پالس¬ها با وجود قفل¬کننده¬ی 66 
3-8-پایداری پالسها با وجود قفل¬کننده¬ی 70 
فصل 4-شبیه¬سازی انتشار نور در فیبرهای نوری 76 
4-1-مقدمه 76 
4-2معادله¬ی انتشار پالس نوری 76 
4-3آثار غیرخطی نوری 79 
4-3-1اثرات غیرخطی مهم در فیبرهای نوری 79 
4-4-اثر پاشندگی 80 
4-5- اثر غیرخطی کر 85 
4-6بررسی همزمان اثر پاشندگی و اثر غیرخطی کر 87 
فصل 5-روشهای فشرده¬سازی پالس سالیتونی با استفاده از آینه¬های حلقوی نوری غیرخطی 91 
5-1-مقدمه 91 
5-2-روش اثر سالیتونی 91 
5-3-روش آدیاباتیکی 92 
5-3-1-فیبر با پاشندگی کاهنده 92 
5-3-2عامل فشردگی 94 
5-3-3انرژی اضافی در اطراف بدنه پالس 94 
5-4-آینه¬های نوری حلقوی غیرخطی 98 
5-4-1-طرز کار یک آیینه حلقوی نوری غیرخطی 99 
5-4-2-محاسبه¬ی میدان¬های ورودی و خروجی در 100 
5-5-محاسبه¬ی میدان¬های ورودی و خروجی در 103 
5-6- ترکیب فیبر معمولی و فیبر با پاشندگی کاهنده در آینه¬های حلقوی نوری غیرخطی ( ) 104 
5-7-دیگر فیبرهای مورد استفاده در ساختار 104 
5-7-1-فیبر با پاشندگی جابه¬جا شونده 104 
5-7-2-فیبر با پاشندگی مسطح 104 
5-8-به¬کارگیری فیبر با پاشندگی کاهنده ( ) در حلقه ( )، ساختار 105 
5-9-معادلات پایه 106 
5-10-شبیه¬سازی ساختار آینه نوری حلقوی غیرخطی 109 
5-10-1-تفسیر نتایج شبیه¬سازی 113 
5-10-2-تفسیر شبیه¬سازی 115 
5-10-3-در نظر گرفتن اثرات مرتبه بالاتر 115 
5-11- درکاواک¬لیزر 120 
5-12-ساختار 123 
5-13-مشددهای حلقوی 127 
5-14-بررسی رینگ رزوناتور به¬عنوان یک مدولاتور 129 

فصل 6-ارائه ساختار جدید برای فشرده سازی پالس های سالیتونی 131 
6-1-مقدمه 131 
6-2-اثر بهره بر روی پالس خروجی 131 
6-3-ساختار آینه حلقوی نوری غیر خطی با فیبر با پاشندگی کاهنده و تقویت کننده ( ) 134 
6-4-ساختار متشکل از نوع دیگر فیبر با پاشندگی کاهنده و تقویت کننده ( ) 135 
6-5-ساختار متشکل از دو نوع فیبر با پاشندگی کاهنده و تقویت کننده ( ) 138 
6-6-ساختار با ترکیب فیبر معمولی و فیبر با پاشندگی کاهنده و تقویت کننده ( ) 140 
فصل 7-نتیجه¬گیری و پیشنهادات آینده 143 
7-1-مقدمه 143 
7-2-جمع¬بندی و نتیجه¬گیری 143 
7-3-پیشنهادات 144 
ضمیمه‌الف-ثابت¬های فرمول نیمه تجربی جرم145 
ضمیمه ‌ب – اثبات معادله غیر¬خطی شرودینگر147 
ضمیمه ج-توضیح کامل روش 153 
فهرست مراجع161 

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

————————————————————————————————————————————–