激光束在大气中的传播特性研究

激光大气传输特性是研究激光在通过大气传播的过程中,大气与激光相互作用产生的一系列线性与非线性效应以及这些效应对激光传输的影响。文章基于正的共焦非稳定谐振腔的激光场,采用快速傅里叶变换(FFT)等方法研究激光光束在大气中的传播特性,分析了强激光器如二氧化碳激光器在大气传输中产生的一些线性光学效应,并在只考虑大气折射、大气分子吸收等对激光光束的影响下,求出了激光光束在大气中的偏移、光束的扩展和光束质量等,进而利用β参数和Strehl比来评价高能激光器的光束质量特性,给出了这两个参数随着最高能量变化的图形。     

大气激光通信链路功率分析研究

在现代激光通信传输中,大气对光传输过程中的衰减和起伏影响,已严重影响了激光通信的发展。为提高通信距离、速率和通信质量,抑制大气对激光通信的不利影响是十分重要的。本文针对野战激光通信环境,对激光在大气中的传输模型进行通信链路功率计算,对大气对光功率的衰减和损耗进行了分析,为实际大气激光通信的应用提供一定的理论依据。     

短距离无线激光通信系统波长选择分析

无线激光通信系统中激光调制信号在大气信道中传输时受背景光、大气衰减、湍流效应等诸多因素的影响．传统上认为红外波段的激光更适合于在大气信道中传输．基于对红光激光束大气传输特性的分析,讨论了激光束传输过程中背景光干扰、大气衰减和湍流效应的影响.结果表明：红光波段激光和红外波段激光用于短距离无线激光通信时受信道的影响差别不大,红光波段激光可用以加载调制信号有望实现无线高速数据传输．     

10.8微米选支N_2O激光器

N_2O(氧化亚氮)分子气体激光器运转波长位在10.8微米红外区,正处于大气红外窗口.它不仅具有丰富的谱线可供选择,而且N_2O在大气中的含量极其稀少,因而,大气对N_2O激光的吸收衰减较之对CO_2激光吸收衰减要小得多(CO_2的大气含量约为330ppm).所以N_2O激光对于分子光谱分析、大气痕量监测,大气传输和激光通讯的研究以及远红外激光泵浦等方面的应用,有着广阔的前景.     

1.064μm激光在对空传输中的大气影响分析

本文探讨了大气对红外激光辐射的吸收和散射作用,并在激光对空传输数学模型的基础上,分析了大气在激光能量对空传输中的影响因素,得出了大气的散射作用是1.064μm激光在大气传输中发生衰减的主要原因的结论。     

激光在大气中的传输特性研究

激光在大气中传输受到大气的吸收,大气中微粒的散射和折射的影响,使激光在传输过程中能量不断衰减。本文以激光测距设计的应用要求为出发点,从大气的组成入手,对激光在大气中传输的理论特性进行研究,并推导激光在大气中传输损耗的数学公式。针对以上几个因素的影响,本文在选择波长的基础上,用MATLAB软件对激光经过大气散射后的透射率进行模拟,并对模拟结果进行分析。通过数据计算和MATLAB软件的模拟证明,在传输距离相同的条件下,波长越长,分子的散射越弱;波长越短,其散射越明显。     

大气湍流对激光传输的影响

当激光在湍流大气中传播时,大气湍流折射率场的起伏导致了激光波震面的畸变,破坏了激光的相干性,而相干性退化将削弱激光的质量,表现在光束相位的随机起伏、光束的随机漂移、能量在光束截面上的重新分布（畸变、展宽、破碎等）以及由此而引起的光强起伏等。本文介绍了大气湍流的形成及基本特性,并着重讨论了湍流对激光传输的影响。     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

地-星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地一星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星.根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散.分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差.研究结果表明:对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差.     

地—星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地—星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星。根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散。分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差。研究结果表明：对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差。     

高精度激光加工设备隔振系统的设计

随着激光加工精度要求的不断提高,加工设备系统的稳定性问题受到越来越多的重视。利用有限元方法对高精度激光加工设备的固有频率和谐响应进行了分析,并采用空气弹簧对整个系统进行减振处理。研究结果表明该激光加工设备具有较高的固有频率,当外部激励频率明显小于一阶固有频率时系统较稳定,并且不同振动频率下空气弹簧的减振效果均较高,满足设备的减振要求。     

激光对水和空气中靶材的作用机制研究

针对脉冲激光在不同介质中的加工效率问题，分别以水和空气作为介质，对打孔效果和力学量测试这2部分进行实验比较研究，就激光在2种介质中的作用机理进行分析和研究。实验结果和理论分析表明，置于水中的靶材在激光作用下将受到烧蚀力和射流冲击力的作用，它们均在MPa量级；而在空气中靶材仅受到激光烧蚀力的作用，且水下烧蚀力幅值比空气中高4．5倍；激光在水中的加工效率明显优于空气。     

一种扫描器的功率耗散研究

本文对一种激光扫描器的功耗进行研究。激光扫描器的耗散功率主要有三种,电机定子线圈的涡流损耗产生的功耗、轴承的摩擦力矩产生的功耗、高速旋转风阻产生的功耗等。本文对各种功耗进行了分析、计算并得出结论：电机定子线圈的涡流损耗1.25瓦;轴承摩擦力矩产生的功耗0.11瓦;转镜高速旋转时的风阻为4.5瓦。由此可见转镜高速旋转时的风阻是不可忽视的。     

六光束脉冲激光探测定向战斗部最佳起爆延时研究

为实现采用定向战斗部的防空火箭弹能够有效打击武装直升机,研究六光束脉冲激光探测机理及其应用于定向战斗部时的最佳起爆延时控制. 基于激光探测原理,建立了定向战斗部最佳起爆延时的数学模型,利用Matlab编制了程序并进行数值仿真. 仿真结果表明,以六光束脉冲激光探测定向战斗部为武器平台打击武装直升机,能够精确确定最佳起爆延迟时间,控制定向战斗部定向起爆,实现有效打击.      

激光诱发间隙气体放电的试验研究

通过模拟试验的方法,对影响激光触发放电电压的主要因素进行研究,结果表明,与正极性比较,激光更易于触发负极性电压气隙放电,空气湿度亦对激光触发放电电压有影响;空气湿度在９５％,相对湿度下较４０％相对湿度下,相同激光能量触发的放电电压提高５％。     

用线性调频半导体激光实现位移的非接触精密测量

提出一种应用半导体激光器的调频特性实现非接触测量的方法，可应用于小位移精密测量，也可应用于可转化为小位移的形状的精密测量。对于软材料的测量有重要意义，为了克服半导体激光波长变化、空气温度、气压、湿度及空气成份变化对测量稳定性的影响，设计了一种差动光学系统，满意地解决了这个问题，使测量方法达到了实用化。     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。     

高功率TEA CO2激光器的光学谐振腔

根据TEA CO2激光器工作的实际情况,以高功率激光器的光束发散角、模体积、模式结构和输出功率为依据,设计了几组不同曲率半径的全反射镜和不同透射率的输出反射镜,并对激光工作物质的不同总气压和分气压进行实验研究.结果表明,经优化设计各项参数,TEA CO2激光器可达到数千瓦的高功率激光输出,并将激光光束发散角控制在最小范...     

诊断介质阻挡放电激励的空气密度扰动

利用激光在空气密度梯度场中的偏转（折射）效应,设计了激光偏转诊断系统,并诊断航空等离子体激励器诱导空气在其附近的密度变化.实验结果显示：激励器两电极之间靠近上电极附近空气密度扰动达到负最大值（-1.7%）,而靠近下电极处空气密度略有增加（+0.27%）.实验结果与其他手段的诊断结果一致,但激光偏转系统能更快速有效地诊断诱导的空气密度扰动.     

脉冲激光作用硅锗合金形成多种捕获界面态

用脉冲激光辐照和退火氧化处理在硅锗合金衬底上形成了具有不同界面态分布的氧化低维结构.在这些结构中都有在几个纳米的氧化层中约束了大量的硅和锗的纳米团簇结构,分析这些低维结构所产生的光致荧光(PL)光谱发现,由于氧化条件的不同所生成的这些结构对应的PL光谱无论是强度,还是频率都发生了显著的变化.用量子受限-硅锗与氧化物界面态综合模型解释了样品PL发光的变化.