激光技术在航天航空推进系统中的应用

激光技术是第三次科技革命的标志之一,在各个方面得到广泛应用.其中激光在推进系统中的应用日益突出,引起了广泛关注.本文主要介绍激光在推进系统中的主要应用一激光推进技术,激光控制燃烧技术和激光点火技术的基本原理、应用现状及研究方向.     

激光点火与其他点火方式在火炮中的分析研究

激光点火作为一种技术,已广泛实验应用于多个领域。激光点火应用于火炮发射技术,是对常规底部底火点火方式的革新。除激光点火方式外,还有等离子体点火方式以及场畸变点火方式等。介绍了各种点火方式的系统组成、实验结果,说明激光点火技术的可靠性和良好的弹道性能,以及激光点火、等离子体点火、场畸变点火及其组合技术在火炮发射中应用的可行性。     

激光二极管点火系统的设计

介绍了一种基于高功率激光二极管的激光点火系统的设计,该系统对传统激光点火系统中的光路自检功能进行了改进.在保证检测安全性的前提下提高了检测的有效性,可供武器、航空航天系统等高可靠应用系统借鉴.     

激光点火检测系统的研究

本文设计了激光点火装置的光路健康度检测与内窥式光纤成像系统,用于对点火光纤光路和点火过程的实时监测。该设计大大提高了激光点火系统的可靠性、安全性,为激光点火技术实用化、产业化提供了保证。     

激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用

激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点，成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程；其次，回顾了激光等离子体点火在航空航天动力系统应用的研究现状，尤其是哈尔滨工业大学近年来取得的研究成果；最后，分析了激光等离子体点火面临的问题，并对其发展前景进行了展望。分析表明，激光等离子体点火在无毒非自燃推进剂的火箭发动机和碳氢燃料的超燃冲压发动机的可靠重复点火上具有广泛的应用前景，但要实现工程应用，仍需要解决激光点火器与航空航天动力系统的一体化设计、激光点火器的小型化和工程化等问题。     

内燃机激光多点点火技术研究进展

稀薄燃烧能够提高内燃机的热效率并降低污染物的排放, 但稀薄燃烧的火焰传播速度慢且在高压下易出现局部淬火现象。激光诱导火花点火能够有效解决燃料在低当量比和高压下燃烧遇到的问题，此外激光点火能够实现多点点火从而缩短燃烧时间并增大燃烧室压力, 相较于传统的电火花塞点火技术具有很大优势。锥形腔、衍射透镜、空间光调制器和达曼光栅均已被用于实现多点激光诱导火花点火。归纳了多点激光诱导火花点火的几种技术途径，讨论了内燃机多点激光诱导火花点火的研究状况和最新成果。对实现多点激光诱导火花点火的几种方法进行了评价，并指出了每种方法在多点激光诱导火花点火中的优势和需要解决的问题。在此基础上，对内燃机激光多点点火技术的研究前景进行了展望。     

聚光系统构形对激光推力器推进性能的影响

在喷管与聚光系统一体化设计时,聚光系统因其同时承担聚光和喷管两项功能而成为激光推力器的重要组成部分。通过改变聚光系统内表面的母线方程,可以改变点火区的大小、形状、点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数,而这些参数都会对激光推力器的推进性能产生影响。针对不同的聚光系统构形建立了相应的点火模型,数值计算与实验结果一致,即当注入能量不超过60 J时,在喷管出口直径相同的条件下,抛物形喷管点聚焦方式比环聚焦方式所获得的冲量耦合系数大,可达38.84×10-5N.s/J;而冲量耦合系数对点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数并不十分敏感。研究结果对于吸气式激光推力器的喷管构形设计具有指导意义。     

用于激光诱导等离子体点火技术的激光源研究进展

激光诱导等离子体点火是一种新颖的发动机点火方式,这种技术点火位置精确可控,点火延迟时间短,无烧蚀作用,还可实现同时多点点火,能够提高发动机的燃烧效率,具有良好的发展前景。主要针对用于激光诱导等离子体点火技术中的核心元件激光光源的发展状况及最新成果作了全面的综述,并对该种类型激光器的发展前景进行了展望。     

B/KNO3装药密度对激光点火延迟时间的影响

激光点火延迟时间是激光火工品和激光敏感药剂设计的重要性能参数.通过实验验证了激光点火器输入端结构密封强度设计是减小点火延迟时间和提高时间精度的关键因素.精确测定了B/KNO3 点火药的装药密度和压药压力关系及激光点火延迟时间和装药密度的关系,即B/KNO.装药密度随压药压力的增加呈对数关系曲线;B/KNO,激光点火延迟时间随装药密度的增加而呈负指数函数规律减小.通过理论和实验分析得知装药密度对激光点火延迟时间的影响最有可能改变药剂的仞始反应区燃烧压力成长.     

激光推进环聚焦数值模拟研究

设计了激光推进环聚焦系统,在考虑入射激光束与光船聚焦系统主轴偏离情况下,建立研究环聚焦性能的数学模型,并数值模拟研究了环形"点火"线的形状、大小、能流密度以及点火区域空间特性.数值分析结果表明:环聚焦系统在喷管内产生半径约为49 mm的环状点火区域,比点聚焦产生的点状点火区域要大一个数量级,从而使吸收室内工质加热更加均匀;当激光束从垂直入射到偏离入射变化时,聚焦能量不再均匀地分布在圆形环线上,而是向x轴聚积,整个点火区域呈扁环状,因此,近椭圆柱状喷管设计将极大地提高激光能量转换效率.     

半导体激光起爆试验研究

采用BNCP掺杂炭黑作为激光起爆器的点火药剂,研制了具有点火时间检测功能的激光起爆试验装置,工作波长980nm,光功率0-2W可调,脉冲宽度1-200ms可调。利用该装置开展了系列激光点火试验,结果表明：该起爆药剂的发火阈值功率为240mW,最小全发火功率为400mW,最大不发火功率为80mW;点火功率大于最小全发火功率时的典型点火时间为600μs。     

大芯径移动光纤式光开关

激光点火装置是低电压启动设备,为了保障激光意外输出时的安全性,需要光开关作为激光点火系统的保险与解除保险装置。为此介绍一种适用于较高功率激光点火装置中的光开关。该光开关采用了移动光纤式结构,适用于较大芯径光纤。具有较低的插入损耗。     

Photonic MEMS tunable laser sources

This article covers laser configurations, design and experiments of photonic microelectromechanical systems (MEMS) tunable laser sources. Three different types of MEMS tunable lasers such as MEMS coupled-cavity lasers, injection-locked laser systems and dual-wavelength tunable lasers are demonstrated as examples of natural synergy of MEMS with photonics. The expansion and penetration of the MEMS technology to silicon optoelectronic creates on-chip optical systems at an unprecedented scale of integration. While producing better integration with robustness and compactness, MEMS improves the functionalities and specifications of laser chips. Additionally, MEMS tunable lasers are featured with small size, high tuning speed, wide tuning range and CMOS compatible integration, which broaden their applications to many fields.     

半导体激光器的光学反馈干涉及传感应用

分析和讨论了激光反馈干涉现象 ,根据半导体激光器的反馈干涉理论 ,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法 ,介绍了典型的传感应用。理论和实验表明 ,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉 ,信号处理方法也有其特点。半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点 ,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器 ,测量距离、位移和速度 ,在微机械、光学工程等领域具有应用前景。     

激光技术在弹射救生设备中的应用

成功地将激光技术运用到弹射救生设备上,设计出一种新型的激光起爆系统,该系统能将产生的激光能量传给座椅弹射弹并使它们引爆,文中详细介绍了该系统的构造和对其的检测装置及检测实验。     

含能材料激光点火性能的试验研究

分析了固体含能材料光吸收性的特点,采用了既利于材料吸收又便于普通光纤传输的大功率固体Nd~(3+):YAG激光器,对各种含能材料进行了激光点火性能的试验研究,成功测得了各种含能材料的点火过程曲线,并对影响含能材料激光点火性能的各种因素(激光能量、脉冲持续时间、不同药粒等)进行了实验分析。结果表明,不同含能材料的激光点火性能存在较大的差异,这不仅与激光特性有关,而且与含能材料的热物性有着密切的关系。这必将为含能材料激光点火系统的设计提供参考和依据。     

基于氮化镓的通信波段可调DFB激光器的研究

为了利用悬空的周期可调光栅控制激光器的波长输出,采用了微机电系统技术中微驱动器与分布反馈激光器光栅相结合的结构,根据严格耦合波理论和介质平板波导理论,针对光通信的C波段,利用有限元软件COMSOL,建立了基于氮化镓的波长可调分布反馈激光器2维稳态模型。分析了1550nm处2维电场模式图以及激射波长线宽图,得到了激射波长与光栅周期的对应关系。结果表明,在光栅厚度、高度以及增益层厚度等结构参量一定的情况下,激射波长与光栅周期呈现与理论分析基本一致的似线性关系。该研究为该器件设计以及制备的后期工作开展提供了理论指导意义。     

液晶光学器件的近红外激光损伤研究进展

液晶光学器件在激光聚变、光电对抗、激光雷达、激光通信等领域的应用面临着近红外高功率激光辐照失效的风险。在介绍液晶光学器件基本结构和基本工作原理的基础上,按照液晶光学器件的组成,依次对构成液晶光学器件的导电膜、取向膜、液晶材料,以及整体液晶光学器件在近红外激光辐照下的损伤特性及机制的研究进展进行了综述。     

MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用

研究了MEMS摆镜在未来小型化激光成像雷达的系统中的应用。首先介绍了MEMS摆镜自身的器件特性,结合脉冲成像激光雷达的应用背景,分析了系统设计时要注意的问题。进一步设计了MEMS摆镜的驱动模块,通过仿真和成像验证了李萨如扫描图形的应用。