基于圆定位算法的远场激光光斑中心测量

激光光束中心位置的测量精度直接决定了激光武器的作战效能,由于激光武器都是远距离作战,传统激光光斑中心位置测量算法对远距离激光光斑中心的检测都存在一定的不足;在对传统激光光斑中心位置计算方法实际应用局限性进行研究的基础上,提出了圆定位算法确定激光光斑中心位置的方法,通过试验验证了该算法的有效性,并将该算法成功运用于实际的远场激光光斑测量设备中。     

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论,运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示:非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环,远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环;大M数将导致近场光斑能量集中,大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响:腔镜倾斜使光束近场分布变差,倾斜角越大,光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究,实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致,实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。     

远场激光光斑图像处理方法研究

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法,处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据,致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01J/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息,提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上,依据3原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声,又能够改善光斑图像的处理质量,恢复光斑图像丢失的数据信息,使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明,基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度,更适用于远场激光光斑图像的处理。     

适用于激光合成器的激光光斑中心检测

为了在工程中合成能量高的激光光束,需对激光合成器中的多路高功率激光光斑中心进行实时准确检测。针对采集到的激光合成器中激光光斑的大面阵大目标等特点,提出用两步检测法对激光光斑中心进行检测。通过对现有激光光斑中心两步检测法的分析比较以及通过计算机仿真和实验验证来获得一种适用于激光合成器的激光光斑中心检测的算法。研究结果表明现有的激光光斑中心两步检测算法大多针对小面阵小目标低功率且多为理想光斑的情形,而采用本文提出的算法可以分别针对激光合成器中采集到的饱和光斑和非饱和光斑做实时准确的检测,具有工程实用价值。     

激光初始光场的强度分布特性对远场能量集中度的影响

激光初始光场的强度分布特性在一定条件下将影响其远场能量分布.强度的不均匀分布可能会由于近场热晕导致远场光斑漂移,并可能导致光学器件的变形甚至损坏,从而造成远场能量集中度的下降,而强度的深度调制本身将造成远场能量的发散,导致能量集中度的下降. 初始光场的强度分布特性在空间域可以用强度非平整度因子UE来描述.UE定义为强度起伏均方根值/强度平均值,它相当于振幅调制度m,标志了中心能量向外围的转移份额.随机分布的初始光场强度,UE大于0.6时,光束质量因子随强度起伏空间频率迅速增大,远场光斑迅速发散;UE小于0.3时,强度的非均匀分布对光束质量因子影响很小. 空心束是一种特殊的强度非均匀分布光束,其远场光斑中心强度低于实心束,随遮拦比的增大而减小;空心束中心亮斑半径小于实心束,且随遮拦比增大而越来越小;随遮拦比增大,能量从中心向外环扩散. 在无风情况下,高能激光束强度的不均匀分布导致其近场热晕效应类似偏转棱镜,引起了远场光束的偏转,从而导致远场目标上能量集中度的下降.有风条件将大大缓解远场光束的偏转.(OG14)     

基于液晶空间光调制器整形的重频100mJ全固态1053nm钕玻璃激光放大器(英文)

介绍了所研发的一台放大纳秒激光脉冲的高光束质量钕玻璃激光放大器。该放大器采用了多级LD泵浦与液晶空间光调制器进行整形相结合的技术,光束传输遵循抑制衍射、主动控制与补偿及空间滤波的原则。在重频为1 Hz时,将注入的3 ns、1 nJ的方形激光脉冲能量放大到115.3 mJ,能量净增益109倍,输出激光的能量分散度小于2%,光束的近场调制度小于1.23:1,远场光斑的角漂移小于9.8μrad,远场光斑的衍射限小于2DL。     

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。     

圆形烧蚀光斑的纵波声场分析

圆形烧蚀光斑具有轴对称性且易于获取,在激光超声检测中有着广泛的应用。为了获得相应的纵波声场特性,建立了激励源模型,讨论了近场中声轴上声压幅值分布情况并获得了近场长度。利用面积积分,推导出声压振幅的表达式,并对远场中的声场能量进行了模拟。通过分析发现,远场中的纵波能量关于声束轴线呈对称分布,并且在轴线上达到最大值,此外光斑大小直接影响着纵波声场指向性。搭建了一套激光超声非接触式测量系统,基于互易原理并根据传播距离修正信号振幅,获得了指向性实验数据,验证了理论分析结果。     

全自动可变光阑测量激光发散角的工程化研究

激光远场发散角是评价激光光束质量的重要指标,根据远场发散角的定义和国际惯例,实际工程应用中设计出全自动可变光阑来测量激光远场发散角。在测量时利用图像处理和一阶重心距算法计算光斑中心,使可变光阑中心与待测激光束中心对准。测试系统自动由小到大变化光阑孔径,同时用探测器测量透过的激光能量。对光阑孔径和通过光阑的能量进行曲线拟合,算出总能量为1/e2时光阑的孔径,即对应于该处的激光束宽,从而可计算得出激光远场发散角。上述测量过程是利用虚拟仪器技术来全自动实现的,该激光远场发散角测试系统经过了项目验收和实际工程检验。     

基于圆拟合的激光光斑中心检测算法

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术，检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度，传统的检测算法如重心法，Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足，基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓，该算法除了可以检测光斑中心外，还可以检测光斑半径，达到亚像素级的定位精度，具有很快的计算速度，可适用于实时的光学测量。