激光大气传输研究若干问题进展

本文主要总结1995年以来，大气光学重点实验室在激光大气传输研究方面取得的一些重要进展：（1）较系统地测量了影响激光大气传输的大气光学参数，积累了一批资料；（2）提出利用双差分吸收激光雷达测量大气臭氧垂直分布以及利用偏振光的散射测量同时决定大气气溶胶的复折射率和谱分布的新方法；（3）证明了有限时间大气相干长度测量值是一个随机量，并推导出其概率密度分布函数的表达式；（4）提出了描述湍流大气中激光光强起伏的概率分布及激光光斑统计特征的方法；（5）在实际大气湍流与模拟大气湍流中，第一次用实验方法得到了自适应光学相位校正效率与大气湍流强度的定量关系；（6）你建立了有一定特色的包括自适应相位校正的强激光大气传输四维数值计算程序，并得到了部分实验验证。     

实际自适应光学系统对高能激光束大气传输的作用

为补偿高能激光束与大气的相互作用造成的光束质量下降通常需要自适应光学矫正系统。洛克希德 程序ＧＲＡＮＤ包含一套实际的自适应光学系统，它代表了当今水平光束控制系统的很多特点。     

自适应光学中变形镜的研究

大气对激光束的湍流效应是制约激光通信技术发展的一个主要因素,研究发现自适应光学技术可以有效的缓解激光束在大气中传输受到的影响。自适应光学系统由探测器、控制器和校正器3部分组成。首先由探测单元和控制单元确定控制信号,然后通过控制器改变变形镜的镜面,以达到校正波前的目的。变形镜是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件．其特性将直接影响系统对波前光束的改善结果。通过对变形镜的工作原理、分类、技术要求和性能指标的研究．该系统补偿效果达到90％。     

激光束波面象差的补偿

本文总结了钕玻璃高功率激光束波面象差的补偿方法,同时给出了非球面补偿透镜设计及加工检验的方法。在激光束象差补偿实验中,实际光束象差由初始2.3λ降到λ/2～λ/4。     

自适应光学中变形镜的研究

大气对激光束的湍流效应是制约激光通信技术发展的一个主要因素,研究发现自适应光学技术可以有效的缓解激光束在大气中传输受到的影响.自适应光学系统由探测器、控制器和校正器3部分组成.首先由探测单元和控制单元确定控制信号,然后通过控制器改变变形镜的镜面,以达到校正波前的目的.变形镜是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件,其特性将直接影响系统对波前光束的改善结果.通过对变形镜的工作原理、分类、技术要求和性能指标的研究,该系统补偿效果达到90%.     

非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用

简要介绍了利用非线性光学效应实现激光大气传输补偿的基本过程,分析了非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用现状及可能的发展趋势。最后还简要介绍了国内在这个方向上开展的工作和进展情况。     

自适应光学校正空地光通信到达角起伏的研究

介绍了用自适应光学来校正到达角起伏的方法.通过数值计算对这一校正效果进行了分析研究.仿真结果表明:自适应光学能够很好地校正由大气湍流引起的到达角起伏方差.同时也证明了自适应光学系统的补偿效果与激光传输的距离和收、发孔径的大小有关系.     

强激光大气传输特性分析及自适应光学技术

分析了强激光在大气传输中产生的折射、吸收、散射和湍流等线性光学效应，以及热晕、受激喇曼散射和大气击穿等非线性光学效应。同时介绍了自适应光学技术，以用于强激光发射。     

光学制造的限制给激光武器的研制者提出问题

麻萨诸塞州威克菲尔德城W. J.谢菲尔联合公司的副总董事长赖里说，无法满足的严格的光学要求可能成为军事应用上布署高能激光器的障碍。他列举了诸如表面精确度要满足到1/50波长，发展大型元件以及建造自适应光学装置来补偿大气对激光束的影响等等这样的证据。     

径向偏振辐射畸变整形问题

研究在与物质作用时具有高效率径向偏振激光束产生和传输问题。对各种光学元件对径向偏振激光束偏振的影响进行了分析。表明了光学径向对称光学系统对径向偏振光束不产生影响，而反射镜可以补偿偏振态的负面影响。     

激光大气传输光波相位不连续性问题研究进展

激光在大气中长距离传输时,即使湍流很弱也会产生强湍流效应。在强湍流效应中,一个重要的问题就是光波的相位不再是连续的,相位不连续性问题会引起现有的自适应光学校正能力的降低。介绍了相位不连续点产生的机理和基本性质,阐述了激光大气传输相位不连续性问题近年来的研究进展,为激光大气传输及自适应光学校正技术研究工作的更好开展提供了参考。     

战术激光武器中的自适应光学技术

为了改善高能激光大气传输性能,采用自适应光学系统对发射的高能激光束进行校正。本文论述了大气传输对高能激光的影响,讨论了用于战术激光武器的自适应光学系统的组成,并讨论了其主要性能参数。     

利用结构化激光束探测气流中的粒子

一种新型的光学技术可以测量气流中粒子的速率和运行轨迹，其用于污染物和化学成分的实时探测。这个方法由麻省理工学院的林肯实验室和William Herzog发展起来，他们利用结构化激光束产生的光束空间模式探测粒子。     

激光热晕补偿数值模拟计算与实验

热晕是高能激光大气传输的最重要非线性效应之一。本文编制了一套四维（三维空间，一维时间）程序用来模拟热晕及其相位补偿，对在实验条件下进行的热晕畸变及其自适应光学相位补偿实验作了数值模拟，从而将理论上的数值模拟和实验研究作了比较和分析。由计算和实验结果得到：热晕的存在会使高能激光在传输中光学质量变差，自适应光学系统对热晕造成的畸变有较好的修正，但如存在扰动（如初始光束自身不稳定，湍流扰动等），则会由于不稳定性而降低其修正效果。     

第四章 激光传输技术

激光传输是研究激光束与传输介质相互作用的一门技术 ,其主要任务是通过对传输介质光学性质的研究 ,揭示激光束的传输特性和规律。与其他激光技术一样 ,也是影响激光工程应用的重要因素之一。前面所述的激光单元技术的目的在于从各个侧面提高激光束的质量 ,传输技术则是通过对传输介质光学特性的研究尽可能地保持激光束的质量而不受传输介质的破坏。激光传输介质可分为天然介质(如大气、水 )和人工介质 (如各种光波导、光纤等 )。地面大气层中激光信息系统涉及激光大气传输技术 ,激光水下探测涉及激光水下传输技术 ,光纤通信网涉及光纤传输…     

用非线性相位共轭技术实时补偿大气湍流的影响

通过非线性光学相位共轭使严重变形光束恢复到它们原来无象差状态。这种能力已经得到了充分的论证。这类相位共轭技术对实时修正光束象差有着巨大的潜力,实时修正大气湍流所引起的光束畸变也主要期望于这种技术。休斯研究实验室首先论证了光学相位共轭技术对大气湍流引起的严重畸变波面的动态修正能力。有关研究人员说,他们的技术能够在     

对流湍流发生池的设计与性能

本文介绍了用于模拟大气湍流的对流湍流发生池的结构设计与主要技术参数,通过不断的测试与改造,使湍流池的温度起伏谱与大气湍流相似,而且可方便地对湍流强度进行控制,具有较好的重复性,平稳性,可用于自适应光不的补偿实验,是激光传输和光学工程实验的理想装置。     

自适应光学技术与激光光束质量

在许多应用中,亮度是对激光光束的最重要指标,光束质量因子甚至比激光功率更为重要.自适应光学技术实时测量和校正光束波前误差,从而可以改善光束质量.在激光传输的不同环节,采用自适应光学技术可以进行光束稳定、净化和大气湍流校正. 1985年我们研制了世界上首套用于ICF的激光波前校正系统.研制了数套光束稳定系统用于校正强激光的方向漂移,又进行了强激光光束净化试验. 还研制了37和61单元两套自适应光学系统,先后完成室内湍流模拟池校正试验、公里级水平光路大气补偿试验和上行传输试验. 从1981年起研制了多种变形反射镜和高速倾斜镜. 在光束质量诊断方面研制了紫外、可见到红外波段的哈特曼传感器系列,采样频率从25 Hz到2900 Hz,已用于光束质量诊断、光学系统检验、强光下的镜面变形测量和大气湍流测量.(OG6)     

水冷式双压电晶片自适应镜激光光学元件

提出水冷式双压电晶片自适应铜镜和钼镜以补偿输出功率高达１５ＫＷ激光系统的大规模光学象差，报道所研制的水冷式双压电晶片反射镜特性的研究结果，实验结果和计算机模拟结果进行了比较。提出和讨论了双压电晶片面前途的设计方案。     

光传输模拟计算

利用自相似传输模计算激光束通过空间滤波器以后的光场分布以及象差光束的可聚焦功率,给出了象差光束的焦体分布。计算精度达1％。