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。     

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。     

1.06μm激光的大气传输特性

利用国内外观有资料对１．０６μｍ激光的大气传输特性进行了分析归纳,得到了一些有价值的结论,并提出了一些推论。文中推出：１．０６μｍ激光在大气中传输时其分子吸收效果可视为０,分子散射效果可忽略,气溶胶的吸收效果较小,故只需考虑气溶胶的散射效果;１．０６μｍ激光在相同传输距离情况下在地面水平传输时衰减最大,而随着距地面高度的增加,衰减明显减少,至４０ｋｍ处衰减几乎为０。     

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.     

10.6 μm激光对红外成像系统干扰特性研究

针对10.6 μm激光照射某型红外成像系统所产生的干扰效应开展研究。运用ABCD矩阵变换法实现了激光在红外光学系统每个物镜前后和激光到达探测器表面的功率密度计算;通过研究10.6 μm激光对红外成像系统的作用机理,深入分析了激光照射下红外光学玻璃、红外探测器的温升效应,揭示了激光对红外成像系统图像干扰效应的一般规律;搭建了10.6 μm激光作用红外成像系统试验测试平台,验证了激光照射对光学材料的温升效应、激光照射过程中红外图像的响应特征和不同强度激光照射下的红外图像干扰和饱和效应。     

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.     

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。     

Nd:TAG激光器从1.06 μm向1.32 μm的改装

证实了1.32 μm波长上运转的输出功率大于2.0 W的单模稳定连续波Nd:YAG激光器可通过对性能较好的进口激光器进行简单的改装而获得。同时讨论了Nd:YAG激光器在1.32 μm波长上连续波调Q及连续波锁模运转的可能性.     

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.     

红磷烟幕对10.6 μm激光的消光系数测试研究

论述了红磷烟幕的成烟过程与遮蔽特性。在烟幕试验柜中测试了红磷烟幕对两种入射功率10．6μm激光的质量消光系数和红磷烟幕的粒度分布规律;根据米氏散射理论计算了单个红磷烟幕粒子对10．6μm激光的吸收效率因子、散射效率因子和消光效率因子。结果表明：红磷烟幕对入射功率分别为0．552、1．032W的10．6μm激光的平均质量消光系数分别为0．6027、0．5739m^2／g。成烟5min时红磷烟幕粒子的平均直径为2．47μm。研究表明,红磷烟幕对10．6μm激光的消光作用以吸收效应为主,其质量消光系数随浓度的增加而下降。同等条件下入射光的功率越大或空气的相对湿度越小．则红磷烟幕的消光系数就越小。     

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。     

半导体激光泵浦的3 μm掺铒固体激光研究进展

3μm激光在国防安全、生物医疗、光谱分析等领域具有广阔的应用前景。与非线性频率变换、半导体激光技术相比,利用掺Er的激光增益介质产生3μm激光是一种比较直接、高效的方法。随着3μm掺Er激光器在输出功率和效率方面的突破,半导体激光泵浦的3μm掺铒固体激光已成为热点研究方向。回顾了不同基质材料掺杂Er离子产生3μm激光的输出特性和研究进展;从铒离子能级结构出发,分析了铒离子间的能量传递上转换、激发态吸收等跃迁过程对3μm激光输出性能的影响,并对3μm稀土离子掺杂固体激光器的功率提升潜力和发展前景进行了展望。     

1.3 μm Nd3+:YAG脉冲激光器的特性与设计

对Nd3+:YAG 1.3 μｍ波段的脉冲激光器进行了特性分析和实验研制。尤其是输出腔镜的最佳透过率的选择,谐振腔类型的选择,以及与1.06 μm脉冲器件的比较和改造。文中给出了最佳透过率,1.32 μm,1.34 μm两波长激光能量与输出镜透过率的关系等实验数据。     

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。     

利用双光学参量振荡器结构输出4.3μm激光方案

鉴于中红外激光的重要应用价值,提出了分别用2.1 μm和2.7 μm激光泵浦ZnGeO2(ZGP)光学参数振荡器(OPO),采用不同相位匹配方式输出4.3 μm的激光方案,计算并比较了匹配角、走离角、有效非线性系数、泵浦光的允许线宽、允许发散角、参量输出光的线宽以及ZGP对泵浦光的吸收系数等,确定最佳方案为利用1.06...     

2 μm GaSb基大功率半导体激光器研究进展

2 m波段GaSb基大功率激光器在诸多领域具有广阔的应用前景,如气体探测、医疗美容、激光加工等。基于功率提升,综述和讨论了2 m波段GaSb基激光器结构的发展过程,介绍了目前国内外的研究状况,讨论和分析了GaSb基激光器提升功率、效率的主要技术问题。并详细介绍了该领域近年来在传统激光器中引入的两种新结构,分析了其技术优势。指出目前2 m波段GaSb基大功率激光器面临瓶颈,并讨论了其发展趋势。     

1.06 μm、0.53 μm全固态激光双波长复合输出技术研究

针对现阶段光电对抗单波长激光干扰的局限性,提出了干扰激光双波长复合输出方案,为军用光电对抗设备的通用化和小型化提供了有效思路。利用稳态和速率方程理论分别建立了连续和脉冲激光复合输出模型,通过数值仿真探究了倍频晶体长度和腔镜基频透射率对复合激光输出功率成分的影响。在连续输出状态下,存在最佳基频透射率使基频输出功率最高;对于两种输出状态,都存在最佳倍频晶体长度使倍频输出功率最高。通过实验验证了连续和脉冲输出状态下复合激光输出功率成分随腔镜基频透过率的变化关系,并进一步探究了重复频率对复合激光输出的影响。     

大气光学特性对激光工程影响的概率分析

大气光学特性具有复杂的空间和时间变化特性，它对激光工程的影响不能简单地评价。要透彻地了解激光工程系统在使用地区受大气影响的全貌，必须全面地分析各种可能的大气状态下激光传输的效果，使用概率进行评价。以合肥骆岗机场近地面0.946 μm的激光水平传输2 km为例，在全年大气条件下从大气分子吸收、大气气溶胶粒子消光和大气湍流效应各方面详细分析了传输效果，得到了传输效果的概率分布特征，说明了大气对激光工程影响的复杂性，为相关应用分析提供了示范。     

1.06μm激光半主动制导的目标与大气环境模型

文中给出了一种用于估算１．０６μｍ激光半主动制导兵器引头最大捕获距离的简单实用的模型,此模型由激光的大气环境传输子模型、目标子模型和目标获取子模型组成,将１．０６μｍ激光复杂的大气传输特性做了现象化、简单化和解释化的处理,指出影响传输特性和捕获距离的重要因素是大气中的气溶胶含量,而气溶胶含量对激光的衰减作用依赖于它的颗粒大小的分布和浓度,同时也考虑了降雨和降雪量对激光传输衰减系数的影响。在目标子模