强激光的时间整形和空间整形——利用双折射透镜组实现激光束的空间整形

本文使用琼斯矩阵方法对双折射透镜组空间整形系统的光强透射率分布和工作特性进行了分析,并讨论了工程设计中参数的选择以及加工误差带来的影响等有关问题.     

阵列透镜测量仪的设计与应用分析

为了解决500mm以上大口径光束波前的实时测量问题,设计了一种波前测量系统,即透镜阵列测量仪,其最大优点是避免了现有的H-S波前传感器所面临的大口径缩束器的加工难题。介绍了该测量系统的组成结构及其测量原理,分析了测量系统在设计中的参数选择,并根据具体的系统参数讨论了测量系统的检测性能。在此基础上,利用数值模拟对1200mm口径光束进行了波前测量的仿真实验研究,分析了测量过程中系统标定对透镜阵列测量仪的作用。仿真实验表明,透镜阵列测量仪能够实现大口径光束的波前探测。     

脉冲激光测距回波特性及测距误差研究

对于飞行目标轨迹测量中常用的脉冲激光测距系统,回光波形的变化对其测距精度的影响尤为显著。为了研究回光波形变化造成的测距误差,深入分析了复杂三维飞行目标的回波特性。以典型的调Q脉冲激光测距为基础,探讨了调Q脉冲激光发射脉冲的数学描述,建立了一种通过飞行目标的反射特性、表面形状及姿态信息计算回波功率分布的理论模型。在此基础上,以典型目标为例建立了目标模型,通过仿真模拟研究了脉冲激光回波特性,分析了目标姿态变化对回波特性及回波畸变测距误差的影响。搭建了脉冲激光测距实验系统,加工制作了模拟目标并进行了验证实验。实验结果表明,飞行目标姿态变化引起的回波脉冲展宽及回波畸变测距误差变化规律与理论分析基本一致,验证了所建理论模型的有效性。     

随动光目标姿态控制系统

介绍了随动光目标姿态控制系统的工作原理和实现方法。系统分别采用了四象限光电探测器和PSD光电探测器进行位置探测,对两种探测器性能做了比较。并分析了影响系统精度的主要因素。     

抑制Nd:YAG激光器自锁模的实验研究

用于抽运钛宝石的电光调Q Nd:YAG激光器会出现自锁模调制,导致峰值功率不稳从而损伤钛宝石晶体,为了抑制这种自锁模调制,分析了产生该现象的原因,研究了谐振腔内插入法布里-珀罗(F-P)标准具的技术方案。实验采用单个厚度20mm,膜层反射率60%的标准具,有效抑制了该Nd:YAG激光器的自锁模调制,实现了脉宽约70ns,脉冲能量约600mJ的1064nm激光的稳定输出,既避免了引入较大的插入损耗,又防止了对F-P标准具膜层的损伤。分析认为单个厚度合适、膜层反射率不太高的标准具可有效抑制Nd:YAG激光器自锁模现象的原因在于:标准具一个透射峰半峰全宽(FWHM)内理论上虽有约5个纵模,但偏离透射峰中心的纵模损耗较大,使得单个透射峰内实际起振的纵模可能只有1个;激光器的增益线宽内虽存在标准具的多个透射峰,但起振纵模因不相邻避免了形成相位锁定。     

强激光的时间整形和空间整形——时空变换脉冲整形系统的工作特性

本专题论文分为两部分。在第一部分中,用傅里叶光学方法,对时空变换脉冲整形系统的工作特性和一些工程设计中的实际问题,作了深入的理论分析和数值计算。     

有限束宽聚焦贝塞尔－高斯光束轴上的光强分布

运用Ｃｏｌｌｉｎｓ衍射积分推导了贝塞尔－高斯光束经圆光阑限孔透镜后的轴上光强表达式。通过数值计算讨论了轴上光强的分布规律。对贝塞尔光束经回光阑限孔透镜后的轴上光强分布进行了理论和实验研究。     

钠激光导星的饱和效应分析

针对自适应光学系统波面探测的应用需求,从平衡态和非平衡态的角度讨论了钠激光导星的回光强度。利用热平衡态下的状态方程,分析了平衡态时因入射信标激光增强所导致的钠激光导星饱和效应问题。结果表明,原子分数随辐射功率谱密度的增强而增大,其变化速率的下降是钠激光导星回光效率降低的根本原因。分析了信标激光器线宽、探测装置子孔径大小、积分时间对共振荧光回光探测的影响,模拟计算并得到了特定条件下能够满足自适应光学系统波面探测的信标激光器功率指标要求。     

激光雷达观测斜程能见度反演方法

目前基于激光雷达测量能见度的反演算法可以较为准确地反演均匀大气条件下的水平能见度,对云雨雾等非均匀大气条件下斜程能见度的准确反演较为困难。为了准确探测复杂大气条件下的斜程能见度,分析了激光雷达探测大气能见度的反演算法,重点针对非均匀大气条件下能见度难以准确反演的问题,提出了一种将Collis斜率法与Klett后向法相结合的能见度反演迭代算法,适用于不同天气条件下不同倾角路径平均能见度的反演。利用车载式激光雷达系统对能见度进行了实际测量,实验表明:在均匀大气条件下,该迭代算法与广泛使用的Collis斜率法和Klett后向法完全吻合;对于非均匀大气条件,该迭代算法也可克服Collis斜率法和Klett后向法的局限,更为快速稳定准确地反演出需要的大气能见度信息。