中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置总体设计

中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置是一台用于材料、光谱、生物、医学等领域前沿研究的多功能用户装置,在实验室现有的太赫兹自由电子激光装置（CTFEL）基础上,拟新增两套2×9-cell超导加速单元和两台波荡器,将电子能量提升至最大50 MeV,输出频率覆盖范围拓展至0.1～125 THz,最大宏脉冲功率大于100 W。同时,采用跑道型束线设计,拟建设一台小型能量回收型直线加速器实验研究平台。本文主要介绍了中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置的总体设计、工作模式以及用户实验站布局。     

基于VC++的实时数据采集系统中定时器的使用与比较

实时数据采集系统常采用软件定时器的方法来实现数据的定时采集。结合某实时测控系统,在VC 6.0的环境下的数据采集系统中采用WM_TIMER定时器和多媒体定时器完成多点实时数据采集,比较2种软件定时器在实现方法、优先级、定时精度等方面的差别,通过比较得到:在多线程、多任务的数据采集系统或采样周期较短,采用多媒体定时器可以获得较高的定时精度,最小可达到1 ms。     

对帧间差分算法的脉冲光干扰研究

在对帧间差分算法进行分析的基础上,建立了基于帧间差分算法的目标探测识别系统,提出了针对该算法的脉冲光干扰方法.在红外干扰光源条件下,针对帧间差分算法特点选择合适的干扰信号脉冲频率实现了对该算法的干扰.实验中,帧间差分算法选取的差频为5Hz,当干扰源的脉冲信号频率与帧间差分算法的差频相比拟(近似相等)时,相干光源和非相干光源实现了对帧间差分算法的干扰.     

超高反射率测量系统的精密调试

在高反射率的精确测量中,光腔衰荡系统的调节直接影响反射率测量结果的精度.介绍了大口径超高反射率测量系统的结构及其工作原理,讨论了影响系统测量精度的因素,理论上估算的测量精度为9.1×10-6.在直腔下对该系统的性能进行了实验调试,根据衰荡波形的峰值包络线的变化趋势来调节衰荡腔的腔长;根据表荡波形中相邻奇、偶次脉冲幅值的大小对比调节衰荡光腔的腔镜角度.实验测试结果表明,系统的测量不确定度优于7×10-6,最大测量误差为1.3×10-5,与理论上预计误差在数量级上一致.     

1.5kW激光二极管抽运Nd∶YAG薄片激光器

报道了一台输出功率超过1.5kW的激光二极管抽运Nd∶YAG双薄片激光器。设计了四通光学耦合系统,通过优化经微柱透镜准直后光束的发散角,实现了抽运光的近平顶分布。薄片激光介质镀完介质膜后镀Ti,Pt,Au实现金属化,再采用铟焊工艺焊接在铜微通道冷却器上,以提高散热效率和冷却的均匀性。采用两片直径40mm,厚度1.3mm的Nd∶YAG薄片激光介质,在两个二极管激光器阵列抽运下,当每个薄片上的抽运峰值功率为17.7kW,占空比10%时,获得了平均功率1.52kW的准连续激光输出,光-光转换效率达到43%,电-光转换效率超过20%。     

一种全控型高稳定性一秒螺线管磁场电源

为了使用准稳态磁场引导电子束以实现高功率微波发生器运行在重复频率下,介绍了一种基于开关电源原理的全控型高稳定一秒螺线管磁场电源。其能量储存单元由分为4组的32个分子电容器串、并联组成,总电容量为16.8 F,输出电压最高500 V,总储能2.1 MJ;电容器组充电由4个独立的15 A直流电源完成,充电时间约5min;储存在电容器上的能量通过由IGBT组成的开关整流器向螺线管线圈释放。实验表明,螺线管线圈阻抗≤0.35Ω时,利用脉宽调制器控制磁场电流,磁场线圈电流变化<5%,螺线管线圈最大电流900 A。     

铁电体触发开关的实验研究

利用铁电体作为脉冲开关的触发源,是当前脉冲功率技术发展的一个重要研究方向,为掌握铁电体作为触发极的工作性能,阐述了铁电体触发开关在真空条件下的工作原理和实验结果,给出了铁电体触发开关的设计思路及电极结构图并进行了真空条件下铁电体触发开关的实验研究,在开关间距0.3mm、真空压力度8cPa的条件下测得开关的抖动<800ps。实验结果表明:触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小,但触发电压超过某一值时开关的抖动又会增加;开关阴阳极之间的间距对开关抖动基本无影响,对于不同的铁电体触发极,其触发电压的最佳值不同。     

变形镜交连值的优化分析

关于优化光波控制,自适应光学校正是至关重要的一个环节,可用于改善激光光束质量及校正光束在传输过程中气流引起的波前畸变等。变形镜是其核心器件,而交连值是影响变形镜校正精度的关键因素。针对变形镜实际使用时需要对致动器进行一定的约束,利用带约束的最小二乘法,分析了在一定约束条件下交连值变化对变形镜校正精度及控制稳定性的影响。以Zernike像差和以大气湍流模型构造的像差为校正对象,寻找校正效果最好的交连值。结果表明各阶Zernike像差对应的最优交连值差异较大,最优交连值主要分布在15%～35%之间。从控制误差引起的校正效果变化的方面考虑,对正方形致动器排布的最优交连值位于15%～25%区域。     

双能图像融合算法研究

为解决X射线单能量成像的图像像素点缺失、图像分辨率较低等问题,且为更好地保护图像的细节信息,给出了结合双能和小波技术的图像融合算法.对原始采集的图像进行小波分解,等价于用一组高、低通滤波器进行滤波.通过高能量和低能量下的小波分解,用基于邻域像素的关联性和区域方差提取低频分量.用Sobel算子检测局部细节信息,将梯度最大值作为算子检测的图像边缘输出,从而提取高频分量.采用小波重构算法进行逆变换,形成新的融合图像并进行定量分析.结果表明,这种双能融合方法可以很好地解决X射线单能量成像的局限性,较好地保护图像的细节信息,增强图像成像质量.     

美国运输机机载激光系统研制进展

美国运输机机载高能激光(AHEL)系统是下一代武器,能够在复杂环境中实施精确地隐秘打击。第1套实战化的机载激光武器,将在2022年进行演示试验。首先介绍了AHEL系统的应用需求、研制计划,并分析了系统结构和面临的技术挑战。其次梳理了AHEL系统的研制进展,并由系统参量评估了AHEL系统的作战性能。综合分析可知,AHEL系统采用最佳组件,通过快速原型方法,实现了激光武器系统在AC-130J飞机上的集成,并借鉴了以往机载激光计划的经验教训,降低研制风险。最后分析了其下一步的技术发展方向。