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。     

序列脉冲激光由地面斜入射空中的热晕效应研究

当强激光在地面以不同天顶角向空中传输时,大气的吸收系数不是常数,利用大气中吸收系数随高度变化的函数,通过内插法得到了中纬度夏季时一定海拔高度下大气的吸收系数,建立了序列脉冲激光在地对空传输的热晕模型.分析了强激光以不同天顶角入射对热晕效应的影响.数值结果表明:当高斯激光束传输同样距离,其他条件不变时,天顶角减小,重心沿逆风偏移程度减弱,峰值光强和桶中功率增大,光束聚焦能力增强,热晕效应减弱;当激光沿海平面水平传输时,热晕效应最强烈.     

强激光大气传输中热晕的仿真研究

采用数值仿真方法,研究了强激光在大气传输中的稳态热晕现象。具体研究了在吸收介质中,横向风以及激光的传输距离对热晕的影响。计算发现,横向风对热晕有抑制作用,风速越大,热晕效应越小,传输距离的增大会使热晕现象增强,传输效率降低。     

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。     

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。     

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．     

激光大气传输吸收衰减效应研究

大气随机信道对激光传输性能的影响是制约激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现激光通信的实用化具有非常重要的意义.通过研究,给出了激光在大气中传输吸收损耗实用计算的数学模型,并经过仿真计算,得到了一些有益结论,并以此提出了激光通信设计时的一些相应的解决途径.     

无线激光通信系统传输误码率的研究

大气湍流是影响无线激光通信的主要因素,建立了大气湍流环境下无线激光通信系统传输误码率的数学模型,并用Matlab对不同湍流条件以及不同波长传输时的误码率进行了仿真,结果表明,湍流越强、传输距离越远的情况下,系统的误码率相应越高。     

《湍流大气中激光能量输运的相关问题研究》

正《湍流大气中激光能量输运的相关问题研究》是物理与电子工程学院季小玲教授于2011年获得立项的国家自然科学基金面上项目,项目编号为61178070。能源和环保问题是人类今后将面临的两大严峻问题。地球之外有丰富的太阳能,利用激光辐射把转换的太阳能输运到地面上是一个全球性的再生能源新概念。之前的工作仅限于提出了利用自聚焦效应可减少对发射器和接收器尺寸的要求,将强激光束从空间轨道输运到地面。然而,对于强激光的大气传输,光束畸变以及大气非均匀湍流等因素对光束质量的影响是十分显著的。本项目研究了球差效应对强激光大气能量     

紫外波长光成丝在大气中传输时的激光脉冲宽度研究

文章用数值模拟方法研究了脉冲宽度对紫外激光丝在大气中传输的影响.248 nm波长的紫外激光在空气中能够形成光丝的脉冲宽度达到4 ns,比红外波长激光的脉冲宽度高3个数量级.在大气中可以利用长达几个纳秒的紫外脉冲激光在1 TW/cm2的功率下实现长距离的激光丝传输.在适当的长脉冲宽度情况下,可以用不含时间的稳态麦克斯韦波动方程来研究激光丝传输,研究了脉冲宽度的范围.模拟计算选取3种波长,比较了激光丝在氮气中传输的情况,说明了这些激光脉宽依赖于光束的功率.     

Ho~(3+)激光器输出特性的理论分析

本文利用速率方程对HO3+激光器的输出特性做了分析，特别是对输出特性与诸振腔和泵浦条件之间的关系进行了研究．其方法和结论同样适用于其它准三能缓激光器．     

NURBS图形激光雕刻算法及其嵌入式实现

为了实现非均匀有理B样条(NURBS)图形的激光雕刻,推导了显式有理多项式的NURBS表达式,并在此基础上研究了NURBS图形激光雕刻算法,然后在基于DSP/BIOS的实时嵌入式平台上实现了NURBS图形激光雕刻控制系统.实验结果表明,高性能嵌入式平台能够满足算法的空间和时间需求,实现复杂NURBS图形激光雕刻.     

强激光作用下单晶硅的热畸变特性研究

高功率激光已经广泛应用于核聚变、激光加工、激光化学以及材料处理等领域.在强激光的辐照下,由于大量光子进入材料体内被吸收,局部蓄热,因而形成较大的温度场梯度.考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了硅基板的三维温度分布和热变形,给出了硅基板温度分布和热变形跟基片半径和厚度的关系表示式以及关系曲线图.计算结果表明:温升不仅与介质的吸收系数密切相关,而且与对流换热系数有关.在激光照射的初始阶段,基片热变形量迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,热变形增加量逐步变缓.     

激光重熔预控破片子弹性能研究

为获得形状规则、表面光滑、硬度较高的预控破片,提出激光重熔预控破片的研究。某型号火箭弹配用子弹壳体采用激光重熔技术形成预控破片,通过子弹壳体解剖、检测试验及子弹地面性能威力试验,表明子弹壳体金相组织均匀性较好,表面硬度有明显提高,子弹静破甲垂直穿深、密集杀伤半径、破甲侵彻能力均满足指标要求,验证了激光重熔技术用于子弹壳体刻槽的可行性。     

激光场特定方向上量子噪声实部和虚部之间的耦合效应

本文用二维气体激光模型对量子噪声的实部和虚部存在耦合的激光场进行了理论分析,利用分离变量法通过福克—普朗克方程导出了振幅在特定方向上的定态激光场强度分布函数的解析式,算出了定态激光强度的平均值,方差和偏斜度,通过计算发现,在特定方向上激光场强度的涨落并不随噪声间的耦合单调变化,它在一定的带宽范围内上下起伏。     

芳香族碳氢化合物等离子体化学反应的研究

本文研究了七种芳香族碳氢化合物的气相IR激光化学,主要是等离子体化学.实验说明.在功率密度I≤13.5GW·CM~(-2)下,它们不能通过红外多光子吸收发生可检测的反应,仅当它们与环境气体混合击穿—成等离子体时,才有明显的反应发生.反应的结果,它们均以乙炔为主要产物,并伴有少量其它小分子碳氢化合物生成.实验还证实了该条件下它们的反应属等离子体下的热反应,并非等离子体辐射引起的光反应,且初始过程中包括单分子最弱键断裂的基元反应.     

EFFECTIVE EIGENVALUE FOR THE INTENSTTY CORRELATION OF A LASER WITH MULTIPLICATIVE WHITE NOISE

Exact formulas of the effective eigenvalues in a single - mode laser with multiplicative white noise are derived through the full saturation laser model and the third order laser model . Compared with the numerical computations and the. experimental measurements, excellent agreement is obtained for the full saturation theory, and hence the cavity decay rate for the experimental electric field can be concluded easily. Relatively large, errors occur in the third order theory and the measured data.     

声光调制器实验样机设计

根据布拉格衍射效应原理,设计了一种声光调制器实验样机.声光效应产生一级衍射光,其强度与射频控制信号直接相关.另外,设计的调制器的上升沿时间由声波穿过激光光束的渡越时间决定.为了得到高速调制的效果,根据需要将激光光束进行汇聚,使其穿过调制器的光束直径最小.结果显示,实验样机设计完善,实验装置能够很稳定的正常工作,相应的实验都达到了预期的效果.