以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。技术特征面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。应用范围:已有合作与成效：（1）与中国商飞合作，完成C919机身壁板结构DLBSW仿真研究与样件研制工作；（2）与上海航天技术研究院合作，将DLBSW技术应用于火箭燃料贮箱结构，成果完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制工作；（3）与航天一院合作，开展新一代载人火箭贮箱箱底焊接变形控制研究。后续推广：为将来重型运载火箭、大型宽体客机、战略运输/轰炸机、下一代战斗机制造提供支持。

建筑幕墙是由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰性结构,包括玻璃幕墙、石材幕墙和合金幕墙等，并被广泛应用于高楼大厦、机场、高铁车站等公共设施。随着服役年限的增加，近些年来建筑幕墙因面板脱落造成的事故屡见不鲜，严重威胁着人们的生命财产安全。因此，建筑幕墙实施有效的检测是实现幕墙安全管理、预防灾害发生的重要前提。当前幕墙安全状态检测的手段主要有：目测法、手试法、振动传感器法等，目测法和手试法需要作业人员通过攀爬等手段靠近检测对象实施检测，且检测结果受检测人员个人经验影响较大。振动传感器法因传感器的安装困难、需要额外激振、附加质量也对检测结果影响较大等原因实际应用价值较小。本项成果提供了一种基于激光测振技术的建筑幕墙安全状态的无损检测方法。该方法基于幕墙面板时常微动的特点进行幕墙安全状态检测，不需要提供额外激励，可远程、快速评价幕墙的安全状态，具有适用范围广、实用性强等特点。

项目简介 本成果提出大模场光纤的系列解决方案，基于新型环形纤芯、非对称型微结构包层、 以及模式正交耦合及分离技术获得新型大模场光纤，光纤同时具有大模场、低损耗、单 模传输特性，实现高质量光束输出。已申请发明专利 9 项，其中已授权发明专利 4 项 （ZL201010589053.3、ZL201010590795.8、ZL201110356877.0、ZL201210391185.4）。 性能指标 （1）模场面积可达 1500μm 2 以上。 （2）光纤可在弯曲半径为 20~30cm 的

塑料激光焊接技术是通过激光产生高温溶解，对两件产品进行固定的技术。塑料激光焊接技术主要用于连接敏感性的塑料制品，例如 PCB 电路板、精密塑料零件电子感应器、真空塑料制品，以及无菌医疗器械等要求密封及洁净度高的塑料制品。塑料激光焊接的优点是：焊接速度快，适用于精密器件焊接；能产生真空密封结构，防水防尘；焊接牢固，能够制造出超过原材料强度的焊接缝；焊接过程中树脂降解少，热损坏和热变形小，无飞边，焊缝严密，没有残渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半导体激光器。但是对于某些材料如聚合物， 对1μm或0.8μm的光吸收太少，而对10μm或紫外线（UV）的吸收太强， 1.645μm是更合适的激光波段。此外， 1.645μm属于人眼安全波长，相对其它波长对人眼更安全（视网膜安全）。1.645μm激光器的应用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多层打标以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。许多塑料材料在可见光中本质上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波长却没有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），环烯烃共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），这四种不同类型的透明塑料透射光谱显示在1.645μm附近有很强的吸收峰，可以形成更好的焊接。

塑料激光焊接技术是通过激光产生高温溶解，对两件产品进行固定的技术。塑料激光焊接技术主要用于连接敏感性的塑料制品，例如 PCB 电路板、精密塑料零件电子感应器、真空塑料制品，以及无菌医疗器械等要求密封及洁净度高的塑料制品。塑料激光焊接的优点是：焊接速度快，适用于精密器件焊接；能产生真空密封结构，防水防尘；焊接牢固，能够制造出超过原材料强度的焊接缝；焊接过程中树脂降解少，热损坏和热变形小，无飞边，焊缝严密，没有残渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半导体激光器。但是对于某些材料如聚合物， 对1μm或0.8μm的光吸收太少，而对10μm或紫外线（UV）的吸收太强， 1.645μm是更合适的激光波段。此外， 1.645μm属于人眼安全波长，相对其它波长对人眼更安全（视网膜安全）。1.645μm激光器的应用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多层打标以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。许多塑料材料在可见光中本质上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波长却没有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），环烯烃共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），这四种不同类型的透明塑料透射光谱显示在1.645μm附近有很强的吸收峰，可以形成更好的焊接。

本成果提出大模场光纤的系列解决方案，基于新型环形纤芯、非对称型微结构包层、以及模式正交耦合及分离技术获得新型大模场光纤，光纤同时具有大模场、低损耗、单模传输特性，实现高质量光束输出。已申请发明专利9项，其中已授权发明专利4项（ZL201010589053.3、ZL201010590795.8、ZL201110356877.0、ZL201210391185.4）。性能指标 （1）模场面积可达1500μm2以上。 （2）光纤可在弯曲半径为20~30cm的条件下

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大气气溶胶，即大气中的悬浮颗粒物。通常所说的PM10（粒径小于10微米，可吸入颗粒物）或者PM2.5（粒径小于2.5微米，可入肺细粒子）是大气气溶胶的重要组成部分。从生成来源上看，大气气溶胶分为一次气溶胶（Primary Aerosols）和二次气溶胶（Secondary Aerosols）。一次气溶胶指自然界或人类活动直接排放的气溶胶粒子；二次气溶胶指通过大气中的物理、化学过程新生成的气溶胶粒子。在大气污染过程中，汽车尾气以及人类其他燃烧过程中产生的氮氧化物、煤炭等含硫燃料燃烧产生的二氧化硫等气体通过参与这些复杂的过程产生二次气溶胶，即“气-粒”转化过程。二次气溶胶是重度霾过程的气溶胶污染物的重要来源。 大气气溶胶以固态、半固态或者液态几种形式的相态而存在，其相态与上述大气中的化学过程有着紧密的联系。气溶胶粒子可以作为大气化学反应的“容器”，在气溶胶表面或内部进行与二次气溶胶生成有关的化学反应。气相分子在不同相态的颗粒物中的传输速率差别很大，固态气溶胶几乎只有表面能发生气相化学反应，而液态气溶胶在颗粒内部也能发生化学反应。因此化学反应加速与液态气溶胶表面积和体积的增大会形成正反馈过程，在液态气溶胶上发生的异相化学反应生成二次气溶胶，对雾霾过程中颗粒物爆发性增长有重要的贡献。因此，对城市气溶胶在边界层内以什么相态存在的空间分布的探测，是研究二次气溶胶生成、演化和扩散所迫切需要的一项技术，对于理解雾霾形成的机理有着重要的意义。 气溶胶的相态与颗粒物的化学组分和环境的相对湿度有关。目前对于颗粒物相态的测量，通常仅限于地面采样观测，缺少垂直空间方向上颗粒物相态的探测手段。在颗粒物浓度相对较高的大气边界层内，垂直方向上相对湿度往往有很大的变化，气溶胶的相态也一定存在很大差异。 北京大学物理学院大气与海洋科学系李成才副教授研究组与北京大学环境科学与工程学院朱彤教授研究组、吴志军研究员研究组共同合作，提出了一种新的利用偏振激光雷达获得气溶胶粒子相态垂直廓线的方法。气溶胶粒子对入射电磁波的散射过程，会造成散射光偏振特性的改变，如果利用线偏振光照射，散射光的偏振度相对于入射光会减小，这种改变称为气溶胶的退偏振能力。利用激光雷达观测的大气退偏振比可以对气溶胶粒子进行分类，例如非球形的冰晶和沙尘具有较大的退偏振比，而近于球形的城市气溶胶细粒子具有较小的退偏振比，区分沙尘与城市细粒子气溶胶的观测技术在国内外已经比较成熟，通常也是激光雷达业务观测的一项主要内容。但是把类似的观测进一步应用于区分城市气溶胶细粒子的特性，国际上尚没有相应的研究结果。通常来说，固态颗粒物形状不规则，而液态颗粒物更趋近于球型，不同相态的粒子退偏振能力存在差异。结合激光雷达垂直观测以及地面颗粒物相态仪的测量，研究组发现，激光雷达观测的城市气溶胶细粒子后向散射退偏振比与气溶胶粒子的弹跳率（与相态相关）具有很好的关系，从而建立了利用气溶胶粒子后向散射退偏振比反演气溶胶相态的参数化方案，并在国际上首次实现了长时间实时连续的气溶胶相态垂直廓线的探测。偏振激光雷达反演气溶胶粒子相态概念图 该研究成果已在线发表在美国化学学会（ACS）主办的环境与生态领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology Letters（2018 IF=6.934）上。大气与海洋科学系博士研究生檀望舒为论文第一作者，通讯作者为李成才副教授。北京大学为唯一通讯作者单位。论文评审人之一对论文成果基于高度评价：“......to my knowledge, it is the first time in field studies. Particle phase states have been a hot topic because they can potentially influence the rates of gas-particle partitioning and multiphase reactions. I think this is a timely paper on this topic. The use of lidar depolarization to detect the particle phase states is novel”。

在塑胶包装行业，镭雕标记技术日益兴起，近年来，利用激光在聚丙烯等塑胶制品表面进行雕刻标记得到了广泛应用，但镭雕高分子材料仅能够进行黑色、白色和灰色的激光标记，色彩单一且缺乏视觉吸引力。江南大学开发出新型彩色镭雕激光打标母粒，与聚合物材料熔融共混，几乎不影响任何聚合物自身性能， 制备出色彩丰富的镭雕激光打标聚丙烯材料。本技术拓宽了激光打标应用，提高激光打标色彩丰富度与外观效果，增强了激光标记产品的市场竞争力，已在国内外企业推广使用。