1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

激光大气传输衰减的估算方法

在对影响激光大气传输衰减的主要因素进行分析的基础上,从分子和气溶胶衰减、雾的衰减、雨的衰减和雪的衰减等方面,深入研究了1.06μm和10.6μm激光的大气传输衰减的估算模型,并利用Matlab仿真软件分别对其进行了比较分析;最后对激光大气传输衰减的斜程修正问题进行了论述。     

1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06 μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06 μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06 μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06 μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

1.54μm波长激光大气衰减系数研究

处于近红外波段的1.54μm激光在目前的激光装备中有着越来越广泛的应用,因而为了研究1.54μm 激光的大气传输特性,采用 Modtran 大气传输软件计算、经验公式计算和设计实验测量3种方法得到了1.54μm激光在不同天气条件下的大气衰减系数,结果表明：1.54μm激光的衰减系数随能见度的提高而显著减小;在能见度大于5 km时,理论计算数据与实验数据吻合较好,而在能见度小于3 km的较差能见度下,经验公式对1.54μm激光已不再适用。     

CO2激光的大气传输特性

综合分析了影响CO2激光大气传输的一些关键因素,包括大气分子和气溶胶的散射及吸收,与其他波段激光的大气衰减相比较,并对CO2激光的大气传输特性进行了系统的分析与归纳,得出了CO2激光的实际应用性结论.     

1.06μm激光的大气传输仿真研究

为了研究激光的大气传输特性,基于激光大气传输的一般模型,建立了激光传播到某一距离的功率衰减公式。采用定性定量的方法,利用MATLAB软件对模型进行仿真计算,分析了1.06μm激光大气传输的大气透过率以及到靶功率。结果表明,该模型对激光干扰空间探测器、清除微小碎片等提供了可靠的理论依据。这对于深入研究激光的大气衰减特性有一定参考价值。     

1.06μm激光大气衰减系数理论计算模型研究

气溶胶的复杂性及难以现场测量性造成了1.06 μm激光传输特性与气候、地域密切相关且难以计算.在经典大气传输理论模型的基础上,提出了1.06 μm激光大气衰减系数理论计算模型的构建方法,将理论计算与实际天气情况相结合,实现了1.06 μm激光衰减特性的实时计算,简化了激光大气衰减特性的工程计算.通过绥中地区不同能见度下激光衰减系数的实测实验,得到了2.5 km、3 km、5 km、10km、12 km、14 km、20 km七种能见度下的1.06 μm激光大气传输衰减系数,构建了绥中地区激光大气衰减系数理论计算模型,验证了该方法的可行性.     

LD泵浦的高性能微型全固化1.06μm激光器

研制成微型１．０６μｍ 全固态激光器。采用纵向同轴泵浦方式,独特的整体控温技术和小焦距非球面聚焦透镜,并把全部元件固化为一个整体,从而提高了器件效率、激光输出功率和光束指向稳定性。用２Ｗ 的ＬＤ得到１２６０ｍ Ｗ ＴＥＭ００ 模１．０６μｍ 激光稳定输出,输出功率不稳定度≤±２％ ,光束方向稳定性优于０．０１ｍ ｒａｄ／ｈｒ和０．０３ｍ ｒａｄ／２４ｈｒ。该器件体积小,效率高,使用方便。     

1.06μm激光在海水中传输特性的研究

分析了1.06μm脉冲激光信号与海水中各种物质的相互作用关系,分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1.06μm脉冲激光的吸收和散射特性展开研究,最终构建了1.06μm脉冲激光在海水中的传输特性模型。该模型的建立,为采用1.06μm脉冲激光监测海洋环境参数奠定了理论基础。     

强激光大气传输特性分析及自适应光学技术

分析了强激光在大气传输中产生的折射、吸收、散射和湍流等线性光学效应，以及热晕、受激喇曼散射和大气击穿等非线性光学效应。同时介绍了自适应光学技术，以用于强激光发射。     

1.06μm激光的斜程大气衰减

根据大气透过率计算软件-CIRTRAN计算了乡村、城市、海洋和沙漠四类地区不同能见度条件下的1.06μm激光斜程大气透过率,经过分析和归纳,提出了一个直观而简便的计算公式.用三种不同的测量方法和LOWTRAN7作比较,证明该公式具有很好的准确度.     

水雾中1.06 μm激光辐射的衰减特性

通过试验研究了1.06 m激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程（MOR）的水雾对1.06 m激光辐射的衰减程度,计算了水雾环境下的1.06 m激光辐射的等效MOR。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 m激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差,尤其是在低能见度条件下。基于试验数据,推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式,对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。     

1.54μm与1.06μm激光外场测距比较实验

本文报道了在国内首次实现1.54μm喇曼激光测距,并与1.06μm Nd:YAG激光测距机进行了大气传输性能及穿透烟雾能力外场测距比较实验。     

1.06 μm激光大气散射模型研究

运用米氏散射理论,分析了单个粒子散射特性,建立了1.06 μm激光近地面大气传输散射模型.通过该模型的仿真计算,得到了不同离轴距离条件下,探测方向与散射照度的变化关系曲线;不同气象能见度条件下,散射照度随离轴距离的变化曲线.散射照度不仅与气象能见度有关,而且与激光传输距离也有很大关系.使用实测数据对模型进行了校验,结果表明,实测数据与模型计算数据能够较好地吻合.     

常用激光大气传输特性分析

评述了常用激光在大气传输中的大气衰减。利用模式大气计算了常用近红外至中红外六种激光的衰减系数，指出拉曼频移ＹＡＧ激光（λ＝１．５４μｍ）的衰减系数最小，三咱化学激光虽然都受水气吸收的影响，但单线输氧碘激光的衰减最小，氟化氘激光共次。控制氟化氢泛频激光的输出谱线，有可能达到与氧碘钉当的透过率、二氧化碳激光最适宜用于一些特殊天气。     

1.064μm激光在海水中传输特性的研究

为了实现激光雷达监测海洋赤潮的目的,采用红外激光能较好地反映藻类悬浮粒子密度等信息.分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1.064μm激光的吸收和散射特性展开研究,最终构建了1.064μm激光在海水中的探测模型.通过对模型的仿真计算可知,红外激光雷达能有效地探测水下0.8m内的海水水域.结果表明,1.064μm激光水下探测深度可满足监测海洋表层藻类粒子密度的要求.     

1.06μm激光等离子体散射特性研究

利用波长为1.06μm、单脉冲能量约为500 mJ的脉冲Nd:YAG激光经焦距为300 mm的正透镜聚焦,使焦点处激光能量密度剧增而引起大气分子中的原子电离,在发生同波长激光散射和多光谱电磁辐射现象的同时,开展空间分辨光谱的探测,获得1.06μm脉冲激光经大气等离子体散射的空间分布情况。采用HR4000光谱仪对散射情况进行测量分析,通过计算机模拟计算得到等离子体对1.06μm激光散射的方向图,基于Mie理论解释了入射波长为1.06μm脉冲激光散射角与散射强度之间的关系。     

2μm波段激光薄膜的研制

概述了国内外关于～2μ波段发光的掺Tm^3＋,THo^3＋和Er^3＋等激光晶体镀膜的使用情况,结合我们实验室已有的工作基础,对其设计原理和制备工艺进行了详细分析,制备出了较高性能2．94μm的激光薄膜。     

6.45μm激光加热浮法玻璃后温度分布特性研究

为了提升激光可控断裂法切割玻璃的质量，研究了6.45μm激光照射浮法玻璃后材料的温度变化。利用激光输出的连续功率计算了6.45μm激光照射玻璃后的温度分布，并通过实验验证了该模型的正确性；模拟对比了相同激光参量下6.45μm激光和10.6μm激光加热玻璃后的温度场，通过实验获得了光滑、无表面裂纹的切割样品。结果表明，6.45μm激光产生的表面温度低于10.6μm激光；6.45μm激光可以利用热裂法获得高质量切割端面。该研究对中红外激光玻璃切割的模型建立和方案优化具有一定的帮助。