弹射救生用快速激光起爆器光路设计

针对弹射救生用激光起爆器快速起爆的需求,以激光点火机理为基础,通过对激光起爆器光学窗口结构的分析,优选自聚焦透镜(GRIN)作为激光起爆器的耦合窗口。同时结合自聚焦透镜光线传输理论分析,提出了通过缩小照射到含能材料表面的光斑尺寸、增大功率密度的方式,以有效缩短激光起爆器的作用时间。利用ZEMAX软件对激光耦合窗口进行仿真,得出采用φ1.8mm1/4P和φ1.0mm 1/4P自聚焦透镜组,其输出光斑缩小倍数为0.5左右。验证试验表明,该光路设计方法能够有效降低激光起爆器作用时间,并且可以在较低的功率下达到激光起爆器的极限作用时间。     

石英光纤的传能效率、损伤阈值和损伤积累效应研究

对激光起爆用全石英光纤传输高峰值功率Nd:YAG激光的传能特性进行了理论和实验研究.实验采用调Q激光源,单脉冲功率超过1 MW;传能光纤为阶跃折射率多模石英光纤,芯径有400μm、600μm两种,包层直径分别为440 μm和660 μm.研究结果表明:光纤芯径、数值孔径、长度等都会影响光纤的传能效率;当注入激光功率超过一定阈值后,光纤内的非线性效应,比如SRS和SBS将很明显,造成激光能量损耗;参照ISO/DIS 11254-1.2标准对光纤零概率损伤阈值进行了测量,为58.6 J/cm2;光纤有匀化输出光斑能量分布的作用;光纤端面发生一定程度的损伤后,光纤仍可传输部分激光能量,并存在损伤积累效应.     

伞形端头光源-光纤耦合器

大功率、高能量、窄脉冲激光与光纤之间的耦合对激光的应用有着重要的作用.但是,由于光纤端面具有一定的损伤阈值,利用透镜实现上述耦合是十分困难的.本文通过分析光纤端面的损伤机理,设计了一种伞形端头光源-光纤耦合器,实现了大功率(10MW),高能量(20mJ),窄脉冲(20ns),高频电光调Q Nd∶YAG激光与光纤之间的耦合,耦合效率达到80%以上.     

大功率半导体激光器光斑整形和均匀化处理

针对光学透镜整形中光斑均匀性差的问题，设计了双路和多路激光照明装置，并进行了试验验证．从实验效果来看，采用多路激光输出整形方式，其光斑形状均匀性好、成本低、寿命长，效果更好．     

集成声光芯片技术研究

设计了包括两只作为准直、聚焦元件的波导短程透镜和两级布拉格声光移频结构的单片集成声光芯片。数值计算了优化理想波导短程透镜的母线函数数值和声光器件的几何参数。在z、儿z方向尺寸分别为46 mm、2.5 mm、30 mm的Ti扩散LiNb03光波导基片上制作了光纤耦合结构的声光移频芯片。测试短程透镜传输损耗为1.2 dB，衍射光斑半功率点宽度为4.5μm；与单模光纤的耦合插入损耗小于20 dB;芯片驱动的中心频率为110 MHz;可实现3 dB调制带宽为±10 MHz.     

机载空间激光通信大气附面层影响及补偿技术研究

随着空间激光通信技术的发展,大气环境对机载空间激光通信的影响越来越突出,大气附面层是其中一个重要的因素。为了研究大气附面层对通信的影响,在机载激光通信试验中观察现象的基础上,从衍射光学理论着手,对试验中存在的附面层影响进行理论上探讨。研究结果表明：大气附面层对空间激光通信的影响,是在系统前附加一个焦距在-530 m的负透镜,造成系统焦距变化,光斑扩散,从而影响通信效果。这种影响可以通过在系统中增加补偿透镜的方式进行补偿,并进行了相应的补偿试验。试验结果表明：大气附面层对空间激光通信的影响,完全可以通过光学方法进行补偿,补偿效果满足空间通信要求,为以后机载空间激光通信的发展奠定了良好基础。随着空间激光通信技术的发展,大气环境对机载空间激光通信的影响越来越突出,大气附面层是其中一个重要的因素。为了研究大气附面层对通信的影响,在机载激光通信试验中观察现象的基础上,从衍射光学理论着手,对试验中存在的附面层影响进行理论上探讨。研究结果表明：大气附面层对空间激光通信的影响,是在系统前附加一个焦距在-530 m的负透镜,造成系统焦距变化,光斑扩散,从而影响通信效果。这种影响可以通过在系统中增加补偿透镜的方式进行补偿,并进行了相应的补偿试验。试验结果表明：大气附面层对空间激光通信的影响,完全可以通过光学方法进行补偿,补偿效果满足空间通信要求,为以后机载空间激光通信的发展奠定了良好基础。     

基于锥形透镜光纤阵列的激光告警接收机研究

为了提高多窗口激光告警接收机方位探测精度以及抗电磁干扰性能,提出了基于锥形透镜光纤阵列的多窗口激光告警接收机设计。研究了锥形透镜光纤视场原理,使用经纬度分割原理研究了均匀分割视场空间方法,开发的原理样机利用6个三角形探测窗口和6个梯形探测窗口将上半球视场空间均匀分割成36个子视场,每个子视场方位角和俯仰角范围均为0°~30°,并经过实验验证,达到了设计目的。     

提高运载火箭CCD激光瞄准仪准直精度及稳定性技术研究

为解决半导体激光器光强分布不均，造成CCD激光瞄准仪准直精度下降、稳定性差以及不能适应目标棱镜平移从而影响运载火箭发射精度的问题，提出一种结构简单、制造方便的匀光技术，在激光器输出端通过一组正负透镜，将半导体激光器出射光斑较均匀的中心部分予以放大、聚焦，形成一个光强均匀的圆形光斑。结果表明，该研究为提高激光瞄准仪准直精度和稳定性以及对目标棱镜平移的适应性提供了有效方法。     

导弹激光发射机光轴检测仪的设计

为了检测某型导弹激光发射机光轴同可见光观瞄镜小视场光轴之间的平行性,同时测量激光发射机主、次、小三个视场的光斑直径,设计了一种新的激光发射机光轴检测仪。它以硫酸钡漫发射涂料作为激光性能测试屏的表面,使光斑在屏上成像更加清晰;用模块化的激光光轴检测器提供系统工作电源和控制信号,并对CCD摄像机采集到的光斑图像进行压缩传输。最后,通过Lab VIEW视觉处理模块对光斑图像预处理并用Matlab编定的圆拟合算法程序计算激光光斑中心位置和半径值。实践应用表明,该检测仪能精确高效地完成激光发射机光轴检测任务,便于部队机动、携行。     

一种新型数字化激光光斑监测仪的研究与设计

文中通过对激光光斑的特性研究,设计了一种新型数字化激光光斑监测仪。系统实现了激光光斑图像的可靠采集、显示及存储功能,同时,采用可充电锂电池供电装置供电,提高野外工作效率。实践表明,文中设计的新型光斑监测仪用来指导激光半主动制导武器系统的瞄准调整,有效提高武器系统的射击精度。