全光纤多普勒测速系统的研究

为了验证全光纤多普勒测速系统的低速响应能力,采用窄带光纤激光器、准直透镜等器件搭建了一套迈克尔逊干涉仪结构的全光纤多普勒测速系统,分析了其测速的基本原理,并对喇叭振动进行了测试。采用快速傅里叶变换对信号进行处理,解调结果表明,该系统对低速响应灵敏,能够有效地测量出喇叭膜片振动速度,最低可测速度在1mm/s以下,速度分辨率可达0.1mm/s。     

自由振荡激光天基清扫空间碎片机理研究

在绕地轨道上残留着大量的空间碎片,这些人类航天活动造成的太空污染已经严重威胁到太空飞行器的安全.其中,直径在1～10 cm之间的碎片具有致命的潜在危害,是急需解决的麻烦.激光清扫空间碎片也愈来愈引起科学领域的关注,其中天基脉冲激光是清扫这类小型空间碎片的有效技术途径之一.由于现有方案中的天基超短脉冲、超大能量、紧凑可靠的激光器在工程上难以实现,笔者创新提出了自由振荡脉冲激光天基清扫空间碎片的思想与方案.通过模拟分析发现自由振荡激光的脉冲持续时间是其产生大冲量的优势,从机理和效应上与纳秒激光进行了对比,证明了"热金属蒸气反喷"比"等离子反喷"的冲量增量与能量利用率更高.建立了激光消融金属的物理模型,模拟分析得到了当激光功率密度大于5×106 W/cm2时,金属液滴的直径一般不大于60 μm的结果,说明了激光清扫空间碎片过程中相伴产生的"微碎片"不会有"次生危害效应",反而能在一定程度上加速碎片清扫.该文为自由振荡激光器在天基清扫碎片的领域应用奠定了基础.     

Conduction cooled narrow linewidth sub-nanosecond multi-beam laser

A conduction cooled high peak power, narrow linewidth, and sub-nanosecond multi-beam laser as an excellent candidate for non-scanning lidar is demonstrated. This laser is based on master oscillator power amplifier (MOPA) scheme which consists of a pulse pumped Nd:YAG/Cr4+:YAG microchip laser as the master oscillator and a high efficient grazing incidence Nd:YVO4 slab amplifier, and the output beam is expanded to 100 mm diameter by a 50× low aberration Galileo beam expander and then divided into a 50×2 staggered arrangement multi-beam array by a diffractive laser splitter. The laser operates at 1 064.28 nm with a spectral linewidth about 20 pm, which generates 1 mJ, 0.78 ns pulses at 7 kHz rate. The fluctuation of output power is less than ±2% when it works continuously for 1 h. The energy uniformity of the 100 sub-beams is up to 90%, the divergence of each sub-beam is about 20 μrad, and the total transmission efficiency of the diffractive laser splitter is more than 85%.     

角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动方法

针对高功率激光器合成效率低、能量不集中的问题,构建基于角锥棱镜腔的相干合成激光器,分析远场合成效率不高的原因,提出光—电闭环的自适应驱动方法,通过反馈调节,克服因线路、器件以及其他电磁干扰等因素造成的不同步问题,提高相干合成效率。实验结果表明,经过自适应驱动的激光器,能显著提高相干合成效率,避免人工调整参数带来的误差,提高了激光器的稳定性和工作效率。     

免调试激光器研究新进展

介绍了免调试激光器的基本概念和广泛应用,总结了国内外关于免调试激光器的研究在实现激光器小型轻量化、多波长输出、改善大能量/高功率激光器光束质量方面的新进展,以及向双角锥棱镜谐振腔方向拓展应用研究的新动向。重点报道了角锥棱镜谐振腔在相干合成领域的最新进展,分别实现了角锥光纤激光器互注入相干合成和基于角锥固体激光器互注入相干合成,为实现高可靠、大能量/高功率、高光束质量激光输出提供了一个有效技术途径。     

激光器免温控泵浦源的多波长选择理论

为了实现激光器在一定温度范围内LD泵浦源免温控稳定工作,具有较高并且稳定的泵浦光吸收效率,分析了DPL激光器中LD发射谱和Nd:YAG增益介质吸收谱的特点及匹配问题,据此提出了一种激光器免温控泵浦源的多波长选择理论和方法,同时增加泵浦光吸收长度克服Nd:YAG吸收谱和LD波长失配的不利影响。优化设计了一个波长为802.35 nm@25℃、813.15 nm@25℃和810.95 nm@25℃的三波长LD泵浦方案,计算结果表明:在一定吸收长度下,多波长泵浦光吸收效率可达73.96%,并且在-15.7~65.7℃宽温度波动范围内,激光器输出能量不稳定度优于5%。同时还模拟分析了增益介质吸收长度和掺杂浓度对泵浦光吸收效率的影响。     

不同制式脉冲激光冲量耦合效应研究

激光主动清除空间碎片已经成为国际上的研究热点。碎片靶材在高能脉冲激光作用下的冲量耦合效应研究是实现碎片清除的基础和关键。基于单摆法模型的高速摄影测量法分别研究了ns和ms两种不同脉宽制式激光对铝合金小球的冲量耦合系数的变化规律,并从机理上分析了两种制式激光产生冲量耦合系数特性的不同。重点指出ms激光能够产生的单位面积冲量远大于ns激光,可用于清扫空间碎片。提出采用ns与ms的复合激光能够有效提高激光的能量利用率,从而获得更大的冲量耦合系数。为激光清扫空间碎片的研究提供了一条新的思路,具有很强的指导意义。     

星载激光测高仪固体激光器技术研究与发展

空间固体激光器是星载激光测高系统的重要载荷,也是先进激光器的典型代表。星载激光测高的应用需求和星载应用环境决定了空间激光器的技术特点和规律,使得空间固体激光器成为了先进性、可靠性、成熟性和小型轻量化的技术与工艺统一。分析了星载激光测高应用的空间固体激光器高可靠激光谐振腔技术、高重频窄脉宽微脉冲多光束激光器技术、LD/光纤/固体相融合技术等方面的发展现状,介绍了单光子阵列推扫式激光雷达用空间固体激光器的技术突破,并对卫星激光测高固体激光器技术发展进行了展望。     

激光复合损伤机理与效应研究

达到或者超过100 kW的激光输出是激光武器用于反导反卫等战略防御的终极发展目标。基于激光武器发展目标与最新动向,提出了多模式激光复合损伤新思路,即采用不同波长、连续与脉冲、频率变化的激光,同时或交替作用在同一靶材上,获得更好的损伤效果。构建了脉冲/连续激光复合损伤物理模型,并用有限元法进行了仿真模拟,使用2 kW连续激光器与10 J长脉冲激光器开展了损伤对比实验。模拟和实验结果表明,脉冲激光烧蚀金属靶材效果优于连续激光;在两种激光复合或交替作用下出现非线性雪崩烧蚀效应,复合烧蚀效果明显优于脉冲激光,烧蚀质量是脉冲激光的13倍。这一效应,为战术激光武器向合束多模式同轴输出新体制发展提供了基础。     

战术激光武器反无人机发展现状和关键技术分析

无人机技术的发展和肇事事件的日益增多,对国防和社会安全构成了巨大的威胁,其防控已成为世界性难题。由于常规武器的局限性,难以对其实施有效防御。战术激光武器技术日趋成熟,在反无人机方面具有巨大的优势。文中梳理了战术激光武器反无人机的进展和现状,并对包括高能高功率激光器和光束合成技术的高能激光源、跟瞄发射、高效毁伤三个方面的关键技术进行了分析总结,指出了优缺点,明确了发展方向,为激光防御低慢小目标的发展提供借鉴。