大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。     

Effect of distances between lens and sample surface on laser-induced breakdown spectroscopy with spatial confinement

Spatial confinement can significantly enhance the spectral intensity of laser-induced plasma in air.It is attributed to the compression of plasma plume by the reflected shockwave.In addition,optical emission spectroscopy of laser-induced plasma can also be affected by the distance between lens and sample surface.In order to obtain the optimized spectral intensity,the distance must be considered.In this work,spatially confined laser-induced silicon plasma by using a Nd:YAG nanosecond laser at different distances between lens and sample surface was investigated.The laser energies were 12 mJ,16 mJ,20 mJ,and 24 mJ.All experiments were carried out in an atmospheric environment.The results indicated that the intensity of Si (I) 390.55 nm line firstly rose and then dropped with the increase of lens-to-sample distance.Moreover,the spectral peak intensity with spatial confinement was higher than that without spatial confinement.The enhancement ratio was approximately 2 when laser energy was 24 mJ.     

高功率脉冲CO_2激光器9.3μm波长选支研究

为获得中心波长9.3μm激光的高功率输出,利用高功率脉冲CO2激光器进行选支实验研究。采用腔镜镀膜选支技术,通过控制对不同波长的透射率或反射率参数,在稳定腔和非稳腔中都得到了中心波长9.3μm激光的单谱线输出。在相同工作参数下,稳定腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的95%,非稳腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的93%,两种腔型中心波长9.3μm激光热敏纸光斑颜色与中心波长10.6μm激光的有明显不同。实验表明,采用腔镜镀膜选支技术在稳定腔和非稳腔中都能获得中心波长9.3μm激光的单谱线输出,且激光能量与原腔型输出中心波长10.6μm激光的基本相当。激光热敏纸光斑显示出在相同单脉冲能量作用下,中心波长9.3μm激光对物质的冲蚀作用高于中心波长10.6μm的激光。     

声光调QCO_2激光器的理论计算和实验研究

采用谐振腔内插入声光调制器的方法进行了小型CO2激光器的调Q实验,并根据影响激光器输出的诸多因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论计算,据此提出了声光调QCO2激光器优化设计的途径和方法。设计制成的声光调QCO2激光器获得峰值功率超过4000 W,激光脉冲宽度为180 ns,与理论计算基本一致。激光器脉冲重复频率调节范围1 Hz~100 kHz。理论分析和实验结果均证明,调Q晶体中超声场的渡越时间并不会影响输出激光的脉冲宽度,因此无需在腔内插入光学透镜进行光束直径的压缩变换;渡越时间的影响只是体现在延长了激光脉冲的建立时间上;激光器的最佳工作频率在1 kHz左右,这与CO2分子0001能级大约1 ms的辐射寿命相匹配,当频率超过1 kHz时,激光的脉冲宽度随着频率的增加而开始加宽。激光器通过光栅选线的设计方式实现了9.2~10.8μm的全波段波长调谐,测得激光输出谱线超过60条。     

基于FPGA的激光脉冲编码实现

激光脉冲编码作为半主动激光制导武器提高抗干扰性的重要手段,主要是通过增加编码位数和脉冲间隔时间值的方法实现。本文分析了激光脉冲编码的特点,提出一种基于FPGA利用verilog硬件编程语言实现的编码位数和脉冲间隔均可调的周期脉冲间隔编码设计方案;对该编码方案的硬件结构和编码流程作了详细的介绍;通过功能仿真和实验测试证明了该编码方案的可行性。     

伪随机序列调制的激光外差探测

在激光外差探测中,为了增强在频谱密度上对多普勒频移峰值的识别能力,提升对目标的探测概率,提出一种采用伪随机序列对连续激光进行调制的外差探测方法.应用伪随机序列的M序列码对发射激光和本振光同时进行频率调制,接收信号光和经时间延迟后的本振光相干叠加形成拍频信号.其特点是二进制码调制同时作用于发射信号光和本振光,使外差信号频...     

南京四桥索鞍吊装系统刚柔耦合动力学仿真

以南京长江第四大桥的散索鞍（北锚）吊装系统为原型,综合应用UG、Ansys和ADAMS对索鞍吊装过程进行刚柔耦合动力学仿真分析,并将分析的数据成功地应用到索鞍吊装系统的设计优化中,为随后索鞍顺利吊装就位打下了坚实的理论基础。     

基于β散度约束的非负矩阵分解的机械复合故障诊断方法

时频分析经常被用来刻画非平稳振动信号的局部信息,而经时频变换后的特征信号具有较高的矩阵维数,很难对高维特征矩阵直接进行分类或特征提取.为此,提出了基于时频分析与β散度约束的非负矩阵分解算法(NMF)相结合的机械复合故障诊断方法.对采集的振动信号进行时频分析,获取局部特征信息;利用β-NMF算法实现数据的降维,并根据特征信息重构信号;在β-NMF算法中引入加权脉冲因子(CIF),对重构后的信号进行筛选;将得到的分离信号进行包络频谱分析,实现故障诊断.以滚动轴承复合故障为研究对象进行验证,分析结果表明:所提出的方法可以有效提取出外圈与滚动体冲击性特征,实现了滚动轴承的复合故障诊断.     

星载光电复合轴跟踪控制技术研究

将两轴光电跟踪仪搭载于卫星平台对空间运动目标进行持续跟踪监视正在成为一个研究热点,目前这类系统有天基空间目标监视系统(SBSS)、空间跟踪与监视系统(STSS)和持续跟踪与监视系统(PTSS)。为了解决天基目标监视中星载动基座情况下的光轴稳定跟踪控制技术,首先简化了星载光电跟踪控制系统的物理模型,然后求解了太阳同步轨道附近两卫星的相对运动角速度和角加速度大小,接着分析了基于光电复合轴方式的主动稳定跟踪控制方案和原理,最后建立了单轴系的星载光电复合轴跟踪控制系统仿真模型,计算结果为:对相对机动范围内(37.68 ()/s、47.33 ()/s2)的空间目标和相对低匀速范围内(0.1 ()/s)的空间卫星的稳定跟踪精度为2.5。     

结合激光功率和光斑位置的多帧动态干扰效果评估

激光主动成像系统通常用于重要区域监视和危险目标识别,当该系统受到敌方激光干扰时,其成像质量将会下降。由于目标、成像系统和干扰源的相对位置,以及干扰源的干扰功率处于时刻变化中,导致不同时刻的干扰效果不尽相同,如何衡量一段时间内激光对成像系统的干扰效果成为一个难题。提出了一种基于连续多帧图像动态特征变化的无参考激光干扰评估算法,在图像目标区域内分析单帧干扰图像中特征点的匹配准确率和空间变化率以及多帧图像特征点变化的准确性、空间性、结构性差异、频率和显著性特征,最终得到归一化的评估指标。利用激光主动成像识别系统对设定目标进行照明成像识别实验,采集不同干扰功率和干扰方位的激光干扰图像。基于提出的特征点动态性算法对获得的连续多帧激光干扰图像进行评估,结果表明该算法能够准确评价一段持续干扰过程中不同功率、方位的激光干扰效果,客观反映光斑遮盖下自动目标识别算法的失效程度。