卫星激光测距中发射光路光机结构设计

在卫星激光测距过程中,为了保证望远镜系统接收更多的能量,必须压缩出射激光光束的发散角,减小照射到卫星上的激光光斑尺寸。激光发射系统的主要作用是就将激光器发出光束进行直径放大并准直,是卫星激光测距光机系统中的重要组成部分。在研制某型号卫星激光测距系统中,根据技术指标对两级扩束光学系统、机械结构以及二维电动调整机构进行了详细论述和设计。实践证明,该套系统的光学系统在进行激光光束扩束、准直的同时,通过二维电动调整机构实现了实时调整激光光束的出射方向,满足了设计指标的要求。     

基于多光束照明的回波光场散斑抑制机理

为了有效抑制激光照射目标表面所产生的散斑效应,提高激光主动成像图像质量,提出采用多光束照明技术,通过理论分析与仿真实验相结合的方式验证了多光束照明在抑制回波散斑效应方面的作用。首先,建立了多光束分光照明模型,理论分析了多光束照明对于完全散射叠加场和部分散射叠加场的散斑抑制原理。在此基础上,根据理论模型构建了仿真实验系统,采用不同能量分配的分光方式,对3种不同表面粗糙度的目标进行了单光束回波散斑对比度和多光束回波散斑对比度实验评估。实验结果表明:等能量4光束照明的回波散斑对比度仅为单光束对比度的1/2,与理论分析结果完全吻合,充分验证了多光束照明技术在回波光场散斑抑制方面的有效性。     

用面阵探测器测量激光光束质量

本文利用面阵CCD探测器,测量各种情况下的激光光束特性。这种方法可以很容易地测得激光光束能量的空间分布,并由此计算出光束中心、半径和椭圆度等参量。文中描述了这一实验装置和对He-Ne激光光束的各种测量的结果,并对测量精度和影响因素进行了分析和讨论,系统对激光辐射功率的测量精度可达±2%。     

小模数齿条分光束激光淬火工艺研究

采用3 k W半导体激光器对40Cr高精度导轨齿条模数为2.5的齿面进行激光淬火,研究了单光束激光淬火与分光束小模数齿条的激光淬火工艺。结果表明,采用单光束激光淬火反射的能量对齿面硬度产生的影响不大,吸收的能量通过热传导会使淬火的齿面产生回火;与单光束激光淬火相比,分光束激光淬火所需的功率更低、效率更高、硬度均匀性与一致性更好。     

液晶技术在的光束控制系统中的应用

本文对液晶的光束控制技术进行深入的研究,采用液晶空间光调制器,利用高精度液晶驱动电压源和CA-D1数字相机对液晶实现闭环控制.在外加电压的作用下,液晶分子的排列发生变化,对入射激光的线偏振方向进行柔性调整,在偏振域实现对入射的激光能量的自适应控制,使光探测器接收到的激光能量保持稳定,从而使跟踪系统光探测器工作的信噪比维持稳定,使系统整体达到较高的跟踪精度.     

覆膜砂SLS过程激光能量分布模型的建立及应用

针对具有新光束的CO_2激光器,建立了铸造覆膜砂SLS过程的激光能量分布模型,在该模型中,综合考虑了新型激光光束的光强分布特点,实际扫描过程中激光与覆膜砂的相互作用,以及扫描速度对激光能量输入的影响等因素。采用Ansys对覆膜砂SLS过程的激光能量分布模型进行计算,利用热像仪对覆膜砂选择性激光烧结过程的表面温度进行测定。经对比计算结果和测温结果,模拟计算与实际测温结果吻合良好。根据模拟计算结果所确定的工艺参数,实际制造出了具有较高精度的三维实体。覆膜砂SLS过程激光能量分布模型为激光快速成形工艺的计算机分析及优化奠定了基础。     

覆膜砂SLS过程激光能量分布模型的建立及应用

针对具有新光束的CO2激光器,建立了铸造覆膜砂SLS过程的激光能量分布模型,在该模型中,综合考虑了新型激光光束的光强分布特点,实际扫描过程中激光与覆膜砂的相互作用,以及扫描速度对激光能量输入的影响等因素.采用Ansys对覆膜砂SLS过程的激光能量分布模型进行计算,利用热像仪对覆膜砂选择性激光烧结过程的表面温度进行测定.经对比计算结果和测温结果,模拟计算与实际测温结果吻合良好.根据模拟计算结果所确定的工艺参数,实际制造出了具有较高精度的三维实体.覆膜砂SLS过程激光能量分布模型为激光快速成形工艺的计算机分析及优化奠定了基础.     

基于荧光成像的准分子激光系统多路光束自动准直

研究了基于准直光束成像的准分子激光主振荡功率放大(MOPA)系统的多路光束自动准直,实现了激光在放大器中的多程放大及高的靶面指向精度。采用352nm He-Cd激光作为准直光源,提出了多光束感光屏同步接收与可见光CCD荧光成像相结合的复合图像采集技术,解决了自动准直系统多路激光的近场、远场图像获取问题。利用图像区域分割处理方法编制了准直信息处理软件,实现了对多光束的自动准直闭环反馈控制。最后,结合准分子激光MOPA系统中的预放大器光学设计进行了自动准直验证实验。结果表明:准直成像光强可调谐倍数为300,成像系统在放大器窗口处固有误差占放大器口径比例小于设计值1.08%,3路激光的自动准直时间为40s,完全满足放大器的几何填充和能量提取要求。     

10.6μm激光光斑跟踪系统总体研究

本文研究的激光光斑跟踪系统包括一台发射波长为10.6μm 的脉冲激光发射装置(包括扫描系统)和一台与之匹配的光电接收转换装置以及信息处理装置,用以接收激光回波脉冲,并控制激光光束,将其峰值功率对准被跟踪目标。文章对该系统进行了全面、系统的分析计算与研究。涉及大气传输、光学系统、激光探测、信息处理以及光电扫描、激光偏转等多个领域。     

基于ZEMAX的激光光束整形技术试验研究

由于半导体激光器的发散角较大且输出的光束光斑是椭圆形,因此需要对其输出的光束进行空间整形,形成一个近似圆形的激光光斑。激光扩束镜就是一种比较简单且非常方便的激光光束整形器件,本文将激光扩束镜作为一个激光整形系统与半导体激光器耦合,形成一个完整的激光光束整形系统。利用ZEMAX光学仿真,并进行室外试验验证,最后对试验结果进行了分析。     

激光切割机中激光喷嘴设计研究

激光切割技术因其独特的优势,在现代制造领域占有越来越重要的地位。本文主要采用空气动力学原理对喷嘴内部进行了气流特性分析,提出了拉法尔喷嘴的设计方法,对于今后激光切割机中激光喷嘴设计具有一定指导作用。     

激光切割参数数据库的研究

在分析激光切割工艺参数获取难点的基础上，介绍了激光切割工艺参数数据库的建立，并提出了基于模糊关系以及基于网络的激光切割工艺参数数据库，为实现激光加工的自动化提供了基础。     

基于光纤激光器的相干多普勒激光雷达

介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器件采用单模光纤连接。雷达系统采用频谱分析法进行鉴频获取中频信号的中心频率。研制了原理样机并进行测速试验,系统可以探测的最小速度小于0.4 mm/s,测速精度优于0.1%,输出非线性度小于70×10~(-6)。     

阀芯端帽工作面激光合金化工艺研究

主要研究了脉冲工作电流、扫描速度和光斑直径对阀芯端帽工作面激光合金化质量的影响,得出这3个因素对合金层的表面硬度及合金层厚度的影响规律,以期提高阀芯端帽工作面激光合金化的加工质量.     

大气悬浮微粒对激光传输透过率的影响研究

大气悬浮微粒对激光传输透过率的影响是激光应用中应考虑的重要问题。为了提高激光传输透过率,对悬浮微粒的特性进行了研究。以激光传输和微粒特性为基础,基于Mie散射理论,建立激光透过率模型,并编写了计算透过率的可视化界面。针对不同悬浮微粒特性对激光透过率的影响做了系统的仿真分析。结果表明：激光透过率具有波长依赖性;悬浮微粒种类具有明显的地域性;不同种类的微粒对激光透过率影响程度不同,不可溶性粒子的影响较大;折射率对激光透过率的影响因悬浮微粒种类不同而出现正相关或负相关;粗粒子模态对激光透过率的影响较为显著。     

基于光纤耦合的激光引信测试设备

为实现激光引信发射光功率和灵敏度的准确测量,将光纤耦合技术应用到激光引信测试设备的研制中,开展了激光引信原理和激光耦合光纤特性的分析,提出了一种基于光纤耦合半实物仿真的设计方案。采用带调整机构的激光耦合光纤装置设计,提高了光纤的耦合效率;采用基于衰减片组合的光学衰减机构设计和基于分光棱镜的光学系统设计,实现了激光引信回波的实时调整和准确测量;采用基于总线的实时测控系统设计和LabVIEW模块化软件设计,实现了良好的人机交互界面,最后用测量系统分析法对测量设备的精度、重现性和一致性进行了评估分析。研究结果表明,该系统能够准确测量激光引信的光功率和灵敏度,且测量精度和测量误差均满足要求。     

基于图像的影雕激光加工技术研究

介绍了基于图像的激光影雕系统的原理与组成,研究了半色调技术和影雕加工的控制技术,开发了一套影雕加工的控制系统,并对实验参数进行了分析。     

DLF与SLM激光快速成型方法的比较研究

分别采用激光直接制造(DLF)技术和选择性激光熔化(SLM)技术对不锈钢材料进行一系列的激光快速成型实验,根据实验结果,对比分析DLF和SLM两种方法在成形机理、成型精度、成型效率、适用场合、成型件的力学性能和组织结构等方面的异同。结果表明,SLM技术的成型精度要优于DLF技术;两者成型件都具有较高的力学性能,均优于普通不锈钢;SLM与DLF成型件组织性能基本相同;如果切片层厚相同,SLM的成型效率高于DLF;DLF主要用于粗加工或零件修复等场合,而SLM可用于精密、复杂零件的制造。