切向空气流速度对玻璃纤维增强树脂基复合材料激光烧蚀热的影响

烧蚀热可用于材料抗激光加固性能表征和材料的激光加工效率描述。实验研究了亚音速表面切向空气气流速度和激光功率密度对玻璃纤维/树脂复合材料烧蚀热的影响规律,结果表明,相同气流速度下,烧蚀热在100~500 W/cm2激光功率密度范围内先迅速降低然后趋于稳定,转折点约位于200 W/cm2;相同激光作用下,功率密度较低时,烧蚀热随着气流速度提升而变大,功率密度高于一定值(约200 W/cm2)后,烧蚀热随气流速度提升而降低。分析认为材料内部扩散、热解气体燃烧、残碳氧化放热、辐射能量损失、气流剥蚀等多个因素的竞争是激光能量利用效率变化的原因。     

用于超快诊断的3GHz模拟光纤传输系统

为了在复杂电磁环境下远距离传输超快脉冲电信号,采用电光转换法将超快脉冲电信号转化为光信号,光信号经数公里光纤传输,在光纤末端采用光电转换法恢复超快脉冲电信号,成功研制了宽频带模拟光纤传输系统.系统的性能指标频带宽度为(0.0003～3)GHz,带内平坦度为±1dB,线性动态范围为40dB(100倍),输出噪声峰峰值小于...     

光电/量热复合式近红外高能激光光斑探测器

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数,本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法.该方法由热吸收体测量入射激光的总能量,由光电探测阵列测量光斑的时空分布.研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器.探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成,有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm,光斑测量空间分辨力为1.1 cm,时间分辨力为20 ms.该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点,适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量,并已成功应用于外场实验.     

CCD中的激光光斑阴影现象及机理

对CCD相机在激光辐照下的暂时性失真问题进行了研究.用532 nm连续激光辐照以线阵CCD为图像传感器的Piranha HS-41-02K30相机进行了实验,实验发现,激光光斑和3个与其大小、形状皆相似的暗斑同时、等间距地出现于感光阵列方向上.这些暗斑即为CCD相机在激光辐照下的一种暂时性失真现象,本文称这3个暗斑为光斑阴影.根据实验数据分析了这一现象的规律和产生机理.分析认为,CCD图像传感器4个并行读出电路因共用同一偏置源而相互影响是产生光斑阴影现象的内在机制.推导了共偏置并行电路信号之间相互影响的关系式,由得到的关系式可知,降低公共偏置源与并行读出电路公共节点之间的电阻可减弱上述阴影失真现象;而用4个电压源分别为并行读出电路提供偏置,可以消除这种光斑阴影现象.本文推导的共偏置并行电路影响关系式不仅可解释阴影现象,也可为设计CCD器件时减弱或消除阴影失真提供借鉴.     

单结GaAs太阳电池连续激光辐照热损伤机理

开展了单结GaAs太阳电池808 nm、10.6 m连续激光辐照实验研究,结果显示,相同激光耦合强度下两种激光对电池的损伤模式相似,且随着激光耦合强度逐渐提高,电池最大输出功率呈现阶梯状下降。通过对比辐照过程中温升速率、温度峰值以及高温持续时间对损伤结果的影响,结合能谱仪和扫描电子显微镜的测量结果以及方差分析结果对损伤机理进行了分析和验证。认为高温导致GaAs分解、电极氧化是单结GaAs太阳电池性能退化的主因。     

流场均匀性对重频HF激光能量稳定输出的影响

放电引发重频HF/DF激光器具有的波长和功率优势使其成为当前中红外激光技术研究的热点之一。介绍了在利用紫外预电离横向放电结构建立的放电引发重频HF激光装置上,通过对气体循环系统增益区流场结构分析和注入管道结构的优化设计开展的重频能量稳定输出实验研究。实验结果表明,通过管道结构的优化设计,放电增益区流场均匀性得到明显改善,气体置换的最低流速达到6.5 m/s,激光器稳定运行频率由60 Hz提高到100 Hz,且稳定体放电的单位体积放电沉积能量由1.6 J/(mlatm)(1 atm=1.013105 Pa)提高到2.0 J/(mlatm),激光平均功率达到40 W。     

全吸收旋转式高能激光能量计吸收腔设计

为了解决高能激光总能量测量中所面临的抗激光损伤能力问题,设计了一种新型旋转式全吸收激光能量计,具有测量不确定度低、系统结构简单、环境适应性强等诸多优点,尤其在长时间出光的强激光能量测量中具有独特优势。光线追迹软件数值模拟结果表明激光辐照过程中能量逃逸率小于0.3%。利用有限元软件,模拟计算了连续激光辐照下能量吸收体的温度场分布和最高温升情况,给出了热吸收体最高温升与旋转速度的关系,分析了测温探测器安装深度对温度传感器测温曲线的影响。该旋转式能量计完全可以满足数十兆焦耳激光能量测量要求,也为更高能量的激光参数测试提供了一种全新的技术手段。     

瓦级高效率中红外全固态3.8μm连续波Fe∶ZnSe激光器

报道了瓦级高效率中红外3.8μm连续波全固态激光器。采用自行研制的波长为2.8μm的光纤激光器泵浦Fe∶ZnSe晶体,并通过液氮对晶体进行制冷,获得了中心波长为3.8μm的连续激光输出。激光器的最大输出功率为0.97 W,斜率效率达到38.6%,泵浦阈值约为0.4 W。     

高能激光束在线测量系统的光取样器研制

针对环形光刀取样式高能激光光强分布测量系统的要求,研制了以圆弧反射面环形光刀架构的光取样器,实现了对激光束的在线取样测量。光取样器的取样光刀外形设计为环形光刀,可对取样光束进行周向扩展,满足半数以上探测器接收取样空间光信号的要求;取样光刀反射面设计为圆弧形,可对取样光束进行切向扩展,使其在增大衰减倍率的同时降低系统对光的难度。通过光取样器具体设计参数的计算,获得了满足探测单元与反射光束耦合孔径角要求的参数设计范围。实验表明,研制的光取样器可有效用于大面积高能激光束的在线测量。     

水循环式激光能量计温度响应建模

随着激光技术的飞速发展,激光的输出能量越来越高,带来了激光能量参数测量方面的新问题。为了研究水冷却技术在能量计中的应用,对水循环式激光能量计的热传导过程进行了分析,将非稳态的传热过程离散成连续反馈的微型稳态传热过程,建立了一个计算模型。模型的计算结果表明,能量计输出温度曲线出现了类阻尼振荡特征。探索了曲线特征成因,得到类阻尼振荡现象的主要影响因素为激光辐照区域与无热源区域的比例。根据模型参数搭建模拟装置,通过实验验证了计算得到的曲线特征。