一级放大激光时域特性影响因素及优化

基于一级放大脉冲Nd3+:YAG激光器实验系统,通过实验测量手段,开展了级间泵浦延时、放大增益系数与电光调Q加压延时对激光单脉冲能量影响规律的测量研究与数据分析,分别从静态和动态2种条件下,测量了级间泵浦延时、脉冲能量、脉冲宽度、动、静态放大增益系数、电光调Q加压延时等时域参数随放大电压的变化规律曲线.研究表明,在谐振...     

激光传输大气湍流效应复域仿真模拟方法研究

针对光场所受到的湍流畸变影响,提出了一种模拟激光传输大气湍流效应的新方法,利用大气湍流效应的统计学特性,实现了激光传输大气湍流效应在幅度域和相位域两个维度的联合模拟,且该方法适用于弱、中、强三种湍流情况.基于可描述不同湍流强度下光场幅度畸变的两种统计模型,采用随机微分方法得到光波幅度变化序列,光波幅度变化序列模拟结果与理论计算结果在不同湍流强度下均较好地吻合,拟合系数均大于0.9767;基于低频次谐波补偿的功率谱反演方法,采用三阶贝塞尔函数随机曲线设计生成时变相位屏对大气湍流效应中的相位畸变进行模拟.在不同湍流强度下,采用高斯光束作为光源,通过对时变相位屏移动过程中接收光斑强度进行归一化统计,模拟结果表明,所构建的大气湍流效应复域仿真模型模拟的效果与实际大气湍流畸变过程吻合.     

圆环孔径衍射高斯光束远场发散角研究

基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的远场发散角接近一致,最大误差不超过2.7%。与传统数值积分求取光束发散角相比,该近似解析式在避免繁琐的积分运算同时保持了较高的精度。该解析式成立条件为高斯光束的束腰直径大于等于3.5倍中心遮拦直径,且小于等于孔径直径;在实际工程应用中,特别是具有大口径、小遮拦比特点的空间激光通信光学天线这一应用场景,该条件一般能够被满足。     

基于Hopfield自联想神经网络的天幕靶信号识别技术

为了提高天幕靶系统测试精度和可靠性,探索测试产生各种干扰噪声如弹头激波、弹底激波、蚊虫飞鸟、振动等干扰因素的影响规律,利用Hopfield自联想神经网络的方法,识别并剔除典型因素干扰。通过对实弹射击试验得到的数据进行分析,充分验证了天幕靶系统的准确性和可靠性。分析结果表明：与电平信号识别相比,在射频为5发/min、口径为23 mm的炮弹测试中,自联想神经网络信号识别率提高了17.2%;在弹型为穿甲弹,口径为23 mm的测试中,Hopfield自联想神经网络信号识别率提高了46.7%;对于射频为7 500发/min的天幕靶连发弹丸信号测试条件下,正确信号识别率均达到了93%以上。在复杂环境条件下,Hopfield神经网络算法识别率远远高于传统的电平识别,提高了信号的识别率,能够适应一定区域内的复杂环境因素。     

激光通信地面站600 mm主镜径向支撑设计

激光通信大口径地面光端机的主要作用是与卫星建立通信链路,实现卫星与地面站之间的数据传输。某激光通信车载地面光端机600 mm主镜采用微晶材料,重量较大且工作角度不断发生变化。为保证镜面变形精度,该主镜在采用轴向背部9点支撑的基础之上,需同时采用径向支撑结构平衡主镜在其工作角度下重力的径向分力。本文根据主镜工作角度变化,针对传统多点径向支撑结构尺寸大并易造成应力集中等问题,为平衡主镜径向重力分量,减小径向支撑结构尺寸,设计了中心轴与水银带相结合的径向支撑方案,采用有限元分析方法得出水银带参数对主镜面形的影响,优化了支撑参数并设计了支撑结构。主镜面形测试结果表明,采用本文提出的径向支撑结构后,主镜面形达到了预期效果,面形PV值优于λ/5,RMS值优于λ/37,完全满足设计要求。     

太阳直射对GEO卫星和地面站通信的影响

为了分析太阳辐射对卫星光通信系统造成的影响,对GEO卫星和地面站通信时,外表面接收的太阳直接辐射进行理论分析,得出计算表达式;通过STK软件仿真分析了太阳直射对GEO和地面站通信时的可通率,仿真结果表明,当太阳-地面站与GEO夹角为3度且地面站为阿里时,太阳对GEO和阿里通信时的全年直射时间为1187分钟,可通率为99.7741。地面站为海南时,太阳对GEO和海南通信时的全年直射时间为1168分钟,可通率为99.7777。地面站为喀什时,太阳对GEO和喀什通信时的全年直射时间为1201分钟,可通率为99.7714。地面站为云南时,太阳对GEO和云南通信时的全年直射时间为1181分钟,可通率为99.7753。对地面站来说,太阳直射一般出现在北京时间的下午14:00-15:00之间。每次持续时间不超过30分钟。上述结果对建立可靠的深空通信链路具有十分重要的意义。     

GEO激光通信系统主镜组件优化设计

为保证GEO激光通信系统主镜的面形误差、主镜组件的结构刚度满足设计要求,需要进行主镜组件结构参数优化设计。由于组件的结构参数较多,为避免参数之间重复优化,提高优化设计效率,采用正交优化方法,用9种结构参数组合完成全部81种参数组合的主镜优化设计,保证了1 g重力、2℃径向温差分别作用时的面形误差RMS值满足RMS/50（=632.8 nm）的面形精度要求,并且改善了5℃均匀温升作用下的面形误差RMS值;在此基础上,进行了柔性支撑优化设计。仿真分析表明,主镜组件一阶频率为213 Hz,高于要求的200 Hz固有频率,主镜在1 g重力、2℃镜体径向温差和5℃均匀温升共同作用下的最大面形误差为10.78 nm,满足面形精度要求。经实验测试：5℃均匀温升的面形误差RMS值为7.27 nm,优于设计要求。优化设计为主镜组件的设计、加工、装校提供了技术支撑。     

飞机间激光通信捕获过程中动态补偿算法研究

为有效地消除飞机间相对速度对捕获性能的影响,从阐明相对速度对捕获过程的影响机理入手,根据测量得到飞机平台的运动和振动数据,推导出动态补偿公式,提出了基于动态补偿的空间激光通信捕获算法,并对捕获算法的性能进行了对比分析。结果表明：相对速度严重影响捕获统计覆盖率;为了满足捕获统计覆盖率的要求,采用普通的捕获算法所需要的最大捕获时间和平均捕获时间明显增加;基于动态补偿的捕获算法能大大改善捕获系统的性能,提高捕获概率,减少捕获时间。     

基于随机调制实现光信道测量样本去相关分析

从大气光信道中可以提取两个合法通信方用来加密其传输的机密信息的公共密钥。首先,为了打破湍流引起的光学波动的相关时间对每秒提取的不相关光信道测量样本的数量限制,提出了为合法通信双方配备随机调制的方法,并针对其实现测量样本去相关性进行了理论分析;其次,利用OptiSystem软件仿真分析了大气光信道水平路径传输距离为1 km,中湍流,调制方式为幅度调制条件下,合法通信方在无调制、单调制、双调制三种不同调制的情况下对光信道测量样本自相关性的影响。针对单调制的情形,分析了不同大气光信道传输系数相干时间、伪随机码生成速率、传输距离和信噪比对光信道测量样本自相关性的影响。结果表明,对比无调制情况,在相同采样间隔内,观测到的光信道测量样本的测量数据变化次数增多;同时施加随机调制的发射光信号,在小于湍流引起的光学波动的相关时间的采样间隔下,观测到的光信道测量样本,在滞后100个样本的延迟时间后的自相关性,从无调制情况下的0.676降低到单调制情况下的0.083和双调制情况下的0.035。     

高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 m W.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.