激光等离子体冲击波波阵面衰减特性的实验研究

采用光偏转法分别对空气及水中的激光等离子体冲击波信号进行了探测。研究了自由衰减条件下,激光等离子体冲击波波阵面的衰减特性,并讨论了作用激光能量以及介质的物理特性对冲击波波阵面衰减特性的影响。结论表明,采用光偏转法可以有效地探测各种透明流体介质中的激光等离子体冲击波;同种介质中,作用激光能量越大,冲击波衰减越慢;作用激光能量相同,冲击波在波阻抗较小的介质中衰减较慢。     

激光—物抽相互作用过程中物理参量自动测试系统的改进

改进了激光等离子体测试系统的空间分辨率，使之提高了一个数量级；对系统的软件部分进行了改进和完善，并讨论了通信协议的实现；增加了激光器的自动控制和数据处理，数据库查询等功能，进而完成了局域网的分布式控制，系统中测试光路基于光束偏转原理，计算机控制部分采用PC机和PLC分别作为上下位机。上位机基于C/S结构的网络结构使局域网内分布式控制，步进电机作为执行机构，单模光纤和光电倍增管作为检测装置，计算机将采集到信号进行分析并绘制出曲线图，结果可存入数据库以备查询参考，实现了测试的全自动化。     

载波调制激光雷达技术在海洋探测中的应用

介绍了一种水下探测技术,以激光脉冲信号为载波,将微波信号加载到激光脉冲上进行调制编码,调制编码信息由光信号携带进入水下.在接收端,通过频率滤波实现对编码信号的提取,由编码信号的信号处理实现激光雷达水下目标探测.将该技术与多种抑制海水后向散射的方法进行比较,对载波调制激光雷达在海洋探测应用的特点和研究现状进行了综述.     

基于皮秒光参量技术对1064nm超微弱光信号的灵敏探测

正光参量放大技术(OPA)是利用非线性晶体作为参考耦合元件,通过将一束强的高频激光和一束弱的低频激光同时注入到晶体中,实现将弱信号放大,同时产生另一束低频激光的过程,其具有高增益、宽波长调谐等特性、在灵敏探测方面,光参量放大技术对相干或非相干的微弱光信号不仅可以提供高增益的放大,提高灵敏度,还可以通过参量频率上转换的方式,将近红外一中红外的光信号转换为可见光等波段,不仅探测起来更加容易,还可以大大减小红外探测时不可避免的噪声干扰,有效提高了探测信噪比。使用重复频率为1 kHz、脉宽21 ps的355 nm激光作为泵浦光,在BBO晶体中实现I类相位匹配,对超微弱的1064 nm相干光进行探测、采用光参量放大技术,通过参量频率上转换,可以在532 nm处探测到经过上转换的1064 nm种子光,并实现对单光子每脉冲的灵敏探测、该OPA系统对微弱光信号的增益达到了5.75×10~7。通过长距离传输放大信号,有效减小了噪声水平,也同样提高了探测信噪比。     

调Q激光作用水中靶材表面引起的力学效应分析

在分析强激光作用下水中靶材产生的力学效应和力学特性基础上,用基于光偏转原理制做的光纤力学传感器测量了不同激光能量的水下靶材表面的瞬态压力,得到了调Q-Nd：YAG激光等离子体冲击波和空泡射流的压力信号,并从耦合动量角度进行比较,计算出等离子体烧蚀力的冲量和射流的冲量.结果表明,空泡射流的力学效应与等离子体冲击波的一样重要,有时甚至更明显.     

气体等离子体辐射光声信号检测与分析

气体等离子体做为一种新的辐射源,因具有辐射范围宽等优点而备受关注。本文对强飞秒激光脉冲诱导大气等离子体辐射光声信号现象进行了探究,用实验的方法探测和分析了激光脉冲能量、偏振方向以及声传输的径向距离对光声信号强度的影响。     

光学相干探测系统多信号处理性能的研究

针对复杂而密集的电磁环境下多信号共存与传输的特点.为解决光学相干接收系统多信号的同时处理能力,基于声光偏转原理,设计了采用声光偏转技术和光纤相干光探测相结合的测频系统,对不同频率信号的声光互作用和光束偏转进行分析,通过对多频互调的数值仿真,给出了减小多信号互作用下互调现象的解决方案.构建了实验平台,将空间光注入到光纤进...     

基于小波包的激光冲击强化声学诊断方法探索

为了对激光冲击强化过程和材料的强化效果进行监控,提出了一种基于等离子体声波的声学诊断方法。通过利用小波包对于所探测到的等离子体声波信号进行能量分布和相关性分析,总结了等离子体声波信号的频域特征以及约束层对于声波信号的影响。     

基于声光效应的相干光探测方法的研究

基于布拉格衍射和相干光探测原理,分析了入射光和衍射光的特性及数学关系,讨论了如何利用声光偏转器实现信号处理的方法.从改善空间相干光探测效率出发,提出一种将空间光经声光衍射后注入保偏光纤的处理方法,克服了传统相干探测中光偏振态难控制的缺点,减小了外界环境对信号光和参考光合路的影响,降低了光学系统的调整环节中的难度,有效地解决了相干光探测中光束对准和偏振光的保持问题.实验证明,在保证一定的耦合光孔径和激光注入效率条件下,将空间光注入保偏光纤,削弱了背景光对合路产生的影响,使信号光和参考光偏振态和传输方向能更好保持,极大改善了空间相干光探测效率,提高了光电探测信噪比.     

基于声光偏转的载频相干探测研究

基于声光偏转和相干光探测原理,构建了频率测量系统.从改善空间光相干探测效率出发,提出一种将空间光经声光偏转后注入保偏光纤的信号处理方法,并具体讨论了如何利用准直-聚焦透镜的注入系统保证带宽内信号光的注入效率.实验结果表明,此测频系统能准确、实时测量信号的频率,在测频带宽内其截获率达到100%.     

脉冲激光烧蚀靶材产生的等离子体初始发展过程的诊断

用基于光偏转的光纤传感器研究了脉冲激光烧蚀铝靶产生的等离子体及冲击波的初始发展过程,实验结果表明,在距靶0．4mm内,冲击波与等离子体薄层未分离,一起离靶高速运动;在0．4mm处,等离子体薄层发生二次电离,电离使等离子体向电离中心的周围膨胀,造成等离子体中心密度低两侧密度高,同时使冲击波与等离子体分离;由于扩散作用,在0．4mm到0．7mm之间,等离子体由中心密度低两侧密度高过渡到中心密度高两侧密度低;0．7mm以后,等离子体传输速度减慢,信号波形展宽,幅度减小直至消失;冲击波与等离子体分离后其传播速度随传输距离而衰减,在8mm处衰减成声波。     

液体物质中的空化现象实验研究

采用自行研制的光偏转测试系统对强激光诱导液体物质的空化现象进行了实验研究。实验得到了激光等离子体冲击波传播规律和空泡的动力学特性。结果表明，激光等离子体冲击波在其传播过程中迅速衰减为声波；激光空泡的最大泡径随脉动次数增加依次减小，而收缩的最小泡径则由腔内含气量决定。     

高超声速飞行器楔面激波的光线偏折校正模型

天文定姿是飞行器实现高精度自主导航的重要技术手段之一。高超声速飞行器在飞行过程中会产生激波,造成光线偏折,影响星敏感器的观测和天文定姿导航的性能。现代高超声速飞行器多采用乘波体设计,其载荷舱部分可简化为楔面结构。论文聚焦高超声速飞行器上楔面激波,基于空气动力学理论,给出了高超声速楔面激波结构参数的解析计算方法,以及激波对光线偏折影响的量化测算模型。提出了一种利用解析计算结果控制光线偏折的校正模型,讨论了激波角测量误差在该模型中的传播,证明了激波角测量误差与其引起的校正效果偏差其呈负线性相关。仿真试验表明,在高度20 km、马赫数5-8的条件下,楔面上方形成稳定的激波结构,对入射光线造成的偏折可达6.8";解析计算方法获得的激波角参数与试验结果误差在0.1"以内。这意味着运用该模型来校正光线偏折的误差可以控制在激波角观测误差的量级,可以显著提升观测精度。     

OLD诊断SiH_4的LPCVD动力学过程

用光声激光偏转(OLD)测量了强TEA CO_2脉冲激光辐照SiH_4-H_2系统产生等离子体淀积(LPCVD)硅薄膜过程中的激波效应,证明激光击穿SiH_4诱发的激波效应是LPCVD中基本的气体动力学过程,并讨论了激波对膜生长的影响。     

激光斜冲实验与理论研究

金属板材的激光冲击成形通常采用激光束沿法向作用于零件表面,产生垂直于表面的冲击波作用力,但在曲面零件冲击成形时很难满足每次都为法向垂直冲击,因此非常有必要进行斜冲击研究。用钕玻璃激光器斜冲击LD31(6063)板料,并使用千分尺对变形特征进行了测量,实验表明等离子体的迎光性以及等离子体与激光之间的相互作用使得等离子体逆着激光方向斜膨胀,产生的应力波则顺着激光方向斜冲击板料,造成了被冲击板料变形的偏心。在激光能量约为42 J,脉冲宽度约为23 ns,光斑直径为8 mm,入射角度约为0°,30°,60°时,板料的偏心依次为1.00 mm,1.68 mm,3.77 mm,深度方向变形依次为5.60 mm,5.00 mm,3.00 mm,变形最大点显微硬度提高率依次为50%,33.3%,25%。     

激光重熔工艺参数对热障涂层热震性能的影响

在GH536高温合金基材上等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层后,采用连续CO2激光进行表面陶瓷层激光重熔,得到了表面形貌、组织结构符合质量要求的涂层。热震试验结果表明,在本试验的失效判据下,等离子喷涂及激光重熔试样的失效形式和机理不同,等离子喷涂试样为热震应力失效,激光重熔试样以热震应力和TGO应力共同作用形式失效。激光能量密度为4.0J/mm2时,激光重熔试样具有略高于等离子喷涂试样的热震寿命,当激光能量密度较高时,激光能量分布不均导致的组织及结构的不均匀,柱状晶粗化是能量密度较高的表征,扩展到喷涂态陶瓷层中的裂纹是激光重熔试样热震寿命降低的主要原因。     

正交级联液晶偏振光栅的收发分离结构设计

正交级联液晶偏振光栅可实现光束大范围偏转,在空间激光通信与激光雷达等领域具有广阔的应用前景,其大部分应用领域均需要同时发射激光与接收激光,如何解决发射光与接收光分离的问题尚未见报道。针对这一问题,文中根据1/4波片、1/2波片以及液晶偏振光栅理论推导了线偏振光源经过被动液晶偏振光栅层以及正交级联液晶偏振光栅后偏振态的变化,验证了出射光偏振态与光束偏转角度的可逆性。采用偏振分光棱镜、1/4波片、1/2波片、正交级联液晶偏振光栅等器件设计了一种可实现发射光与接收光偏转与分离的光学结构,构建了测试系统,最后通过测试结果证明了理论的正确性与结构的适用性。     

单脉冲激光减小超声速飞行器波阻的实验研究

利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,分析了激光减小超声速飞行器波阻的机理,以实验手段验证了激光等离子体可以减小超声速飞行器波阻,为研究高重复频率激光减阻提供了实验测试方案。     

用于探测激光等离子体冲击波的光纤传感器

利用探测光束通过轴对称流场时的偏折效应,设计了一种光纤传感器,并用于探测激光对材料破坏过程中在空气中激发的等离子体冲击波,获得了探测位置处激光等离子体冲击波流场折射率随时间的变化率.该方法适用于轴对称流场的瞬态测试,具有宽带和非接触的特点.