影响激光大气传输因素分析

大气对激光传输的影响因素很复杂,如大气湍流、大气气溶胶及大气分子(如CO2、H2O和O3)的吸收和散射等。气溶胶和大气分子的吸收和散射引起激光能量的衰减,作用距离下降;大气湍流引起激光束的偏转、抖动,强度起伏(闪烁)等效应,使激光的空间相关性下降,影响激光的作用效果和精度。详细论述了这些因素对激光大气传输的影响。     

Nd:YAG激光对晶状体透明皮质乳化术中延迟反应的物理机理研究

根据光化学原理，推测出在激光透明皮质乳化术中等离子体闪光破坏了蛋白质分子高级结构的次级键，使蛋白质分子结构伸展松散而分解的物理过程，分解产物携带过剩能量，互相凝聚，随机形成无序散漫结构，从而有可能解释激光致使晶状体透明皮质乳化混浊术中存在的延迟反应现象。     

激光传能协同信号传输下的太阳能电池性能测试

激光无线能量传输在为远距离设备供能方面有着潜在的应用前景,在激光无线传能的同时进行激光无线通讯,具有重要的应用价值。针对砷化镓太阳能电池,对激光传能系统在无线能量传输时激光无线通讯性能进行了测试。实验采用波长808 nm激光实现砷化镓太阳能电池的能量传输,采用波长650 nm激光作为信号的传输,分别对单能量传输、单信号传输以及能量和信号同步传输三种情况下的砷化镓太阳能电池的输出特性进行了测试。结果表明:当单能量传输时,太阳能电池的性能与激光功率密度的大小密切相关,激光功率密度在54.9~90 mW/cm2范围内光电转换效率最大值为46.6%;当单信号传输时,通过测量系统的频率响应得到砷化镓太阳能电池的3 dB带宽约为3.7 kHz,并通过设计放大电路提高系统的通信性能,优化输出波形,使得系统的通信速率从10 kbps提升至240 kbps,输出电压峰峰值达到7.2 V。最后实验测量了不同激光强度下可实现的通信速率,当激光功率密度为59.5 mW/cm2时可实现140 kbps的通信速率,使得激光充电系统在无线能量传输下可以进行信号的传输。     

激光无线能量传输效率的实验研究

为了提高激光无线能量传输系统的转换效率,基于单结GaAs光电池的工作原理,用调节照射光电池的激光参量的方法,从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计,并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率的影响。结果表明,单结GaAs光电池对单色激光的光电转换效率远高于传统的单晶硅电池,最高转化效率可达61.2%。该结果对于激光无线能量传输技术的应用具有一定参考价值。     

脉冲激光与漆酶、铜兰蛋白的作用研究

我们采用激光光声光谱法和吸收光谱实时监测在不同的入射激光能量下,漆酶及铜兰蛋白的变化。研究了0.1mJ～9.6mJ/脉冲入射激光能量下,漆酶和铜兰蛋白的光声信号强度变化。 蛋白质分子都是由氨基酸首尾相接而成的共价多肽链组成,形成高聚体,具有一定的构象。维持蛋白质分子构象的化学键有:氢键、疏水键、范德华引力、离子键、二硫键、配位键。这种多种弱化     

激光破坏红外制导反舰导弹探测系统研究

针对激光武器破坏反舰导弹的问题,研究了激光对红外制导反舰导弹探测系统的破坏.建立了激光武器对红外制导反舰导弹探测系统的破坏模型,计算了10.6 μm激光海上大气传输的大气透过率,估算了对远距离红外制导反舰导弹探测系统实现有效破坏所需发射的激光能量,得出了一些有价值的数据和结论.可行性分析后得出结论:激光武器对红外制导反...     

非致命激光武器雨中传输衰减系统设计研究

非致命激光武器实际应用中会受到大气环境影响,造成激光能量衰减,严重影响其作战效果。为精确了解激光在雨中传输的衰减,本文建立了激光在雨中传输的衰减模型,分析研究了激光在雨中的透过率,搭建了激光在雨中传输的衰减实验平台,实验研究了激光透过率与降雨强度和传输距离的关系。结果表明,激光在雨中传输衰减很大程度上取决于降雨强度和传输距离,雨量越大,传输距离越远,衰减越严重,当雨量为60 mm/h,激光传输200 m距离时,透过率已不到40％。仿真和实验结果吻合较好,说明所建立的衰减模型基本符合实际情况,同时也表明搭建的激光雨中传输衰减系统可以用于研究非致命激光武器雨中传输衰减,具有结构简单、易于操作、灵活性较好等优点。     

烟幕对红外激光传输的能量衰减研究

主要论述了发烟剂所形成的烟幕对1.06μm红外激光传输的能量衰减.研究了烟幕对红外激光传输的能量衰减机理,并在烟幕箱中进行了多种发烟剂对红外激光的能量衰减试验,试验结果表明,红外干扰发烟剂能显著地衰减红外激光传输能量.     

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。     

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。     

Dynamics of passively Q-switched microchip lasers

Self-pulsing in passively Q-switched microchip lasers is investigated in detail. The typical range of values of the parameters motivates a new analysis of the laser rate equations. We determine basic properties of the laser intensity oscillations such as threshold conditions, repetition rate, pulsewidth, peak power, and pulse energy. We show that these oscillations appear through a quasi-vertical Hopf bifurcation located slightly above the lasing threshold. Our bifurcation results are verified numerically by modeling a microchip laser experiment with Nd:YAG as the gain medium and YAG:Cr as saturable absorber. Our results agree with the experiment to within 10%     

基于TDLAS的气体检测技术算法

可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是一种具有高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,具有响应快、精度高、单模特性优秀、通用性强等优势。TDLAS直接吸收法通过测量绝对吸收强度来计算待测气体温度和浓度,但容易受到颗粒物浓度、激光强度波动等影响。TDLAS波长调制法采用高频正弦信号对激光器进行调制,使得激光输出频率和强度同时受到调制,具有高信噪比和灵敏度的特点,但是需要通过标定实验或复杂的算法来确定气体参数。因此,通过吸收光谱理论和波长调制理论,推导出蕴含分子吸收信息的谐波通项表达式,并在此基础上分析谐波信号与待测气体绝对吸收强度之间的关系,建立了一种基于谐波信号的绝对吸收强度测量算法。以NH3分子在1 531 nm附近的谱线为例进行数值分析,发现调制幅度达到a=0.032 cm-1（调制系数m=2）时,仿真结果与理论计算结果（a=0）相对误差不超过2%,进一步验证了算法的可靠性与准确性。     

光注入MQW半导体激光器分岔及其动力学稳定性

研究外部光注入多量子阱激光器四维系统动力学行为及其分岔,数值模拟了外部光注入光强度、频差以及激光器线宽增强参数、驱动电流对分岔的影响,分别得到激光由分岔、周期、多周期进入混沌的过程以及激光混沌频谱.给出了多量子阱激光器静态锁模最大频域公式,导出了注入多量子阱激光器四维系统的一次近似下扰动方程和本征值方程及解,给出了该系统的Hopf分岔条件,理论和数值分析了系统的动力学稳定性行为,并进一步模拟得出激光单周期、双周期、六周期时振荡频率等值.     

园偏振光场电离电子的剩余能量

以准静态隧道电离理论为基础，推导了园偏振光场电离多电子原子体系的剩余电子能量的计算公式，得出一个有趣的结论，在超短脉冲园偏振光场的作用下，平均剩余电子能量只与电离速率和脉冲包络有关。数值模拟表明，平均剩余电子能量大致随激光能量按一次方规律变化。     

大功率激光作用下小孔形成数值模拟

激光深熔焊以小孔效应为特征,小孔使得激光束流与被焊接材料之间的耦合效率大大提高。小孔内的逆轫致吸收使得激光能量逐步衰减。另一方面,小孔内等离子体向熔池传热,起到焊接内热源的作用。因此,利用建立组合体热源模型,选择旋转高斯热源和双椭球形体热源模拟激光能量的分布,结合SIMPLE算法,求解不可压缩流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,得到了大Péclet数下的小孔形态。模拟结果显示,控制容积法中的体热源传热方式不同于有限元法的表面热流密度分布方式。最后,将模拟结果和钛合金激光焊接的焊缝形状和尺寸进行了对比,说明所选择的体热源模型在激光深熔焊模拟中具有较好的适应性。     

Electronic Stabilization of Continuous-Wave and Pulsed Lasers Based on Macroscopic Rate-Equation Modelling

We present a macroscopic laser rate-equation model based on measurable laser parameters, allowing easy system identification. A numerical simulation based on the model is used in the design and testing of electronic laser feedback systems for intensity noise suppression and Q-switched pulse stabilization. A novel pulse energy control scheme is also presented, including experimental results.     

Structure, Stability, and Spectra of Lateral Modes of a Broad-Area Semiconductor Laser

We present a theoretical analysis of the lateral modes of a broad-area semiconductor laser. The structure of the modes are classified into four categories and the modes are traced in the frequency versus pump rate diagram. It is shown how the branches of the frequency tuning curves for the different types of modes are interconnected and how the intensity profiles develop along the branches. The main result of the paper is the presentation of a small-signal stability analysis which identifies the saddle-node and Hopf bifurcation points on the mode tuning curves. For stable modes we derive expressions for small-signal noise and modulation spectra and present numerical examples of the spectra.     

地基观月系统与激光通讯系统布局仿真及优化

针对地基观月系统与激光通讯系统的布局优化,避免激光散射对地基观月系统探测器造成过高辐射干扰的问题。文中采用STK软件进行仿真,证明了地基观月系统探测区和激光通讯区在空间上必然存在相交;提出映射分类算法,分析了激光有效散射点的分布情况,结合激光大气散射特征,得出了地基观月系统与激光通讯系统的最优布局。有效散射点对应的散射强度分布与激光全向散射分布的变化趋势一致,证明了文中所提方法的正确性。该方法为优化激光源与观测设备的配置问题提供了新的工程思路。     

稳态热晕对激光束大气传输特性的影响

利用稳态热晕条件下的高斯光束的光强分布模型,数值分析了无风和有风两种情况下稳态热晕效应引起的光束畸变。在无风情况下,分析了热晕对不同传输距离、不同初始功率的激光束能量分布的影响;在有风情况下,分析了热晕对近场和远场激光束的影响,分析了不同横向风速对光束畸变的影响。     

自组织反馈光纤环形激光器相位调制产生强度混沌的实验研究

报道了自组织反馈光纤环形激光器中施加相位调制后产生的强度混沌现象。对自组织反馈光纤环形激光器进行稍大于阈值的泵浦,通过压电陶瓷引入相位调制;保持泵浦功率及调制电压不变,改变调制频率,得出光强随不同调制频率变化的分岔图,观察到某些特定频率区域内激光器输出进入类似混沌的状态。针对类似混沌的光强输出序列进行非线性时间序列分析,通过功率谱计算、相空间重构、关联积分计算等方法得到了多段调制频率区间内光强序列具有混沌特征的证据。初步分析产生混沌的机理得出:特定条件下施加的相位调制等同于损耗调制。