用于瑞利激光导引星的激光器能量要求与分析

对激光导引星技术的原理进行了阐述,根据测量到的532 nm波长大气后向散射特性参数,用激光雷达方程计算了瑞利激光导引星对532 nm波长激光器能量在各高度上的要求     

激光照射光斑检测方法

在激光照射性能监测系统的外场试验中,大气湍流等环境因素降低了光斑检测的准确性;同时传统的光斑检测方法在处理高分辨率CCD图像时速度较慢,难以满足实时处理的要求。为解决以上问题,提出一种激光照射光斑检测方法。首先采用自适应阈值法和投影法相结合的方法,将图像分割出一个或多个待检测区域;再根据靶板与成像系统的空间关系,预测当前光斑形态,并制作检测模型,对待检测区域进行相似度检测确定最优目标区域;最后对最优目标区域采用连通域分析提取光斑。实验结果表明：对于分辨率为1392×1040的图像,不仅能准确检测出光斑,还提高了检测速度,实现准确、稳定、快速的检测光斑,为激光照射器性能的评估提供可靠、有效的依据。     

利用LOWTRAN7研究1.06 μm激光大气传输特性

激光在大气中的传输特性是影响激光武器技术指标的重要因素。激光在大气中传输时，会受到气体分子和气溶胶粒子、尘埃、雾、雨等对激光信号的吸收和散射，导致激光信号能量的衰减；此外，还受大气湍流的影响。利用国际公认的大气传输特性仿真软件包LOWTRAN7，计算分析了1．06μm激光在多种条件下的传输特性，计算结果对今后进一步开展激光武器技术的研究具有一定的指导意义。     

激光照射器立靶测试中靶板识别方法

在激光照射器立靶测试系统中,针对外场环境背景复杂、对比度低等情况,导致动态靶板难以精确识别,提出一种基于小波变换的多尺度模板匹配识别动态靶板方法,采用小波变换和多尺度理论相结合的多层次搜索匹配策略,首先在图像分辨率最低层次进行粗匹配,剔除大量非匹配点,保留对应准匹配点;然后沿图像分辨率增大方向在准匹配点进行逐层局部匹配,直到匹配结束,精确识别出靶板的四个角特征目标区域,精确定位靶板角特征目标点.实验表明,该方法对动态靶板中心的测量精度达到0.4pixel,对激光照射器照射精度测试的研究有重要意义.     

激光在海水界面上的传输特性分析

利用海-空界面的数学模型,对海面激光束的漂移和扩散作用进行分析.水下激光通信系统的光学信道是由大气、空-海界面和海-空界面以及海水组成;激光由海-空界面和空-海界面分别进行上下行传输.由于上下行信道的传输特性并非是简单可逆的,必须从两个不同的方面来分析激光在海水界面上的传输问题.通常海水界面不是平静的水平面,容易受到风力或其他外力的影响,产生随机起伏,降低接收光功率,由此提高了对接收机的要求.光在不同介质中的传播特性不同,大气和海水折射率的差别是影响激光传输的决定性因素.通过激光在空-海界面上的传输情况,建立海水→大气界面的数学模型,着重在理论上分析激光束在上行信道上通过海面的扩散和漂移规律.     

大气闪烁对激光信号检测的影响

激光在大气信道中传输时,会受到大气闪烁的影响,从而造成激光检测系统性能不稳定。文中对大气信道中大气闪烁效应对激光信号检测的影响作了初步的分析和计算,并给出了在一定大气湍流条件下激光检测相应的变化。     

收发一体激光致声换能器声特性分析

设计并分析一种收发一体激光致声换能器的声学性能.利用旋转抛物面的声学反射特性,获得216.1 dB的激光声声源级和0.24°的角度分辨力.通过控制激光参数和击穿蒸馏水获得距离分辨力为4.9 mm的激光声信号,推导出该换能器接收波束和发射波束的指向性函数、波束宽度方程和指向性指数表达式.通过理论推导和数值计算,初步证明了该收发一体的激光声换能器在距离分辨力、角度分辨力和声源级3方面具备了作为图像声呐声源的必要条件,在距离分辨力上具有明显的优势.     

微型卫星激光推进发射概念与影响因素研究

建立了大气吸气模式与火箭模式组合的激光推进运载器（光船）发射微小卫星入轨的系统概念和分析模型，考虑了推进系统性能、大气传输衰减、模式转换高度、激光器功率、大气飞行阻力、发射点高度等因素对发射系统性能的影响，并对光船发射轨迹进行了计算和讨论。     

海天背景典型舰船目标红外特性测量方法研究

针对水面红外靶标自身特性,通过红外测量设备的组合,形成了红外特性定量测量能力。利用外场便携式黑体辐射源、单/多点热成像坐标变换解算方法,实现了外场实时定标,非合作目标位置信息解算;分析红外定量测量的不确定度,验证该方案有效地保证了红外特性定量测量的精度。利用所设计的测量方法对海天背景下典型舰艇的红外特性进行分析,并在测量过程中,同步获取大气参数,为后续目标红外特性定量处理分析提供了原始数据保障。     

无线激光打靶器系统建模与设计

无线激光打靶器利用对信号的编码和解码来实现靶与枪的分离．即采用数字脉冲编码方式对控制系统信号进行调制,将信息加载在光脉冲序列上发射出去．光信号经过大气和光纤的传播,由光电二极管探测阵列利用扫描和解码过程将其接收,并转换成电信号,再经过放大、整形后送到单片机中进行处理．最后利用IC卡将处理过的数据传送到微机中进行计算、修正和模拟．此外,通过对大气衰减系数、放大器放大能力、光电二极管接收灵敏度等一些参数进行分析．建立了整个无线激光打靶器的光电系统数学模型．根据该光电系统数学模型,可清楚地知道各个参数对整个系统性能的影响．以及各个参数相互之间的关系,并可计算出在一定的条件下能够实现的射击距离为今后对整个系统的改进和优化提供了理论依据．     

到靶激光辐照氧化铝的温度分布特性研究

在激光的传播过程中,由于受到传输环境影响,可能导致到靶激光的波前畸变和波前破碎等现象,致使实际的到靶光斑产生时空分布的变化。利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了毫秒脉冲激光与氧化铝相互作用的数值仿真模型,对比分析了氧化铝分别在实际到靶激光和理想高斯激光作用下的温度分布差异。研究表明,由于实际到靶激光与理想高斯激光能量梯度差距较大,使得在与氧化铝相互作用时产生的温度分布也表现出明显差异,在分析实际到靶激光时,实际到靶激光的能量梯度越大,其产生的温度场与其能量空间分布差异也更明显。因此,在实际应用中,不能单纯的把入射激光都理想化为标准光斑。研究结果在提高长距离传输的激光加工质量的应用方面具有指导意义。     

基于四象限探测器的红外导引头目标捕获和跟踪系统

设计的红外导引头主要为激光半主动制导半实物仿真系统的目标捕获装置,它的性能直接影响整个半实物仿真系统的定位精度。首先在详细分析了导引头的性能指标基础上设计一套红外导引头的光学系统,并用ZEMAX验证了光学系统设计的可行性;同时设计了四象限探测器的处理及采集电路,实现了目标方位信息的捕获;最后结合三轴运动转台的控制实现了目标的跟踪。本系统经实验验证能够在实验室环境下完成对激光目标模拟器的捕获和跟踪。     

基于椭球点火模型的脉冲激光推进流场演化数值研究

在阴影实验中拍摄到了脉冲激光点火形成的流场演化过程。通过分析等离子体的形状，对激光能量注入过程中伴随的复杂物理现象加以简化，建立了三维椭球点火数值计算模型。模拟了无约束、50J脉冲激光作用下流场的演化过程，并根据波阵面位置随时间的推移情况，计算了流场的激波速度。计算结果与阴影实验吻合良好，表明椭球点火模型能够比较真实地模拟流场演化过程，可用于研究点火条件对推进性能的影响。     

粗糙度与激光强度分布对光船聚焦性能的影响

激光束聚焦性能研究是激光推进技术研究中的一个重要内容。根据实验装置的形状和激光强度分布,建立了计算模型,编写了计算程序。用该程序可通过计算空间某点的激光能流密度和某个区域的能流密度分布来确定点火线的形状和点火区域的大小;研究喷管内壁的表面粗糙度和入射激光束的强度分布对聚焦性能的影响。为进一步研究激光支持等离子体流场特性和脉冲激光推进性能等提供重要的理论依据。     

进化神经网络模型在激光淬火预报中的应用

以GCr15激光淬火为例,将基于遗传进化的神经网络(GANN)技术应用于激光淬火技术领域,建立了激光淬火性能预报GANN模型;确定了激光淬火(多)工艺参数与(多)性能指标的函数映射关系,实现了激光淬火性能预报。试验结果表明,在试验的工艺参数范围内各项性能预报值与实测值相比,偏差在7％以内,从而验证了该性能预报GANN模型的可靠性。     

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。     

某型激光制导炸弹导引精度仿真研究

针对存在于某型激光制导炸弹导引过程中的若干误差源,建立了各自的数学模型,给出了一种导引精度描述模型。在此基础上采用统计试验法通过计算机六自由度全弹道仿真,评估了各种误差作用下的导引精度,并对仿真结果进行了分析。仿真试验表明航弹在典型投弹条件下能够满足导引精度设计指标。     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

激光熔覆过程光束能量衰减的模拟

为了应用能量守恒对同轴送粉激光熔覆中的熔覆层性能进行精确计算,研究了激光束穿过粉末云时能量的衰减现象和衰减规律.利用流体软件模拟实际喷嘴喷粉的过程,并利用有限元软件模拟激光束穿过粉末云的能量衰减规律,得到了激光-粉末相互作用区域内粉末云质量浓度随z轴的分布曲线,以及不同激光功率下和不同粉末云质量浓度下,从喷嘴出口到基材之间粉末云对激光衰减率的变化曲线.结果表明:激光束穿过粉末云的过程中,未到粉末交汇处时光强衰减较弱,汇聚处能量衰减明显.对衰减率进行定量研究可以很好地用于熔池温度场的精确计算.