激光对望远系统损伤的研究

本文对激光光束通过望远系统后光束的变化进行了分析，并对６倍望远镜进行了激光损伤和破坏的实验研究，实验结果表明，激光对望远系统的损伤破坏主要是热效应所致，损伤破坏的情况与激光的能量，波长，脉冲宽度和望远系统的结构有关。     

基于蛾眼阵列的全向宽光谱减反层优化设计

为降低太阳电池封装材料PET薄膜的反射率,采用严格耦合波分析(RCWA)方法对基于蛾眼阵列的减反层进行了优化设计。对比研究了圆锥形、抛物线形和正弦形蛾眼结构的减反性能,结果表明圆锥形蛾眼结构具有最佳全向宽光谱减反性能。分析了圆锥体几何参数对太阳光透过率的影响,为参数选取提供依据。在此基础上,提出基于柱形与锥形复合结构的蛾眼阵列,通过参数优化,进一步提高了太阳光在大角度入射条件下的透过率。优化后复合结构的蛾眼阵列的PET薄膜对波长范围在0.3~1.1μm、入射角度为0°~90°的入射太阳光角度归一化透过率达到0.966 4,相比于未采取减反措施的PET薄膜透过率提高12.77%。     

基于传输矩阵法的纵向啁啾体光栅衍射特性

为了研究纵向啁啾体光栅的光谱衍射特性,采用传输矩阵方法进行了分析,研究了光栅的厚度、折射率调制系数和啁啾波长范围对纵向啁啾体光栅中心衍射效率的影响。结果表明,随着光栅厚度的增加,中心衍射效率随之增大;随着光栅折射率调制系数的增大,中心衍射效率也随之逐渐增加;而随着啁啾波长范围的增大,纵向啁啾体光栅的中心衍射效率则逐渐减小。此研究结果对大尺寸啁啾体光栅的设计制作有一定的参考价值。     

激光辐照光学材料热力效应的解析计算和损伤评估

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈，为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例，研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法，求解热传导和热弹性力学方程组，由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下，热扩散长度的概念不再适用，因此通过曲线拟合方法，推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系，并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值，因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时，材料发生永久性损伤，损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比，两者吻合得很好。     

扶椅型碳纳米管能隙和电子结构密度泛函研究

本文建立了碳纳米管的结构模型,用平面波赝势方法,采用广义梯度近似的密度泛函理论,对扶椅型碳纳米管(5,5),(7,7)和(9,9)的能带结构和电子密度分布进行了计算,其能带间隙分别为0.024,0.142和0.147。计算结果表明碳纳米管(5,5)(7,7)(9,9)均为导体,在费米能级的电子密度均不为0,体现出金属性质。从电子结构上可以看出碳纳米管的电子分布在s亚层和p亚层上,由于碳纳米管弯曲,会形成不同形式的sp杂交轨道,但任何形式的碳纳米管在费米能级处的电子主要分布在p轨道。     

目标激光雷达截面的计算方法及应用研究

依据激光测量系统的设计、评价需要,对目标激光雷达截面（LRCS）的计算方法及应用等有关问题进行了研究。在讨论LRCS一般计算方法的基础上,重点针对镜面反射目标,提出了一种简便的LRCS工程估算方法,并应用于激光角反射器目标和“猫眼”目标,得到了相应的LRCS估算公式;从目标LRCS的角度推导出激光测量方程,该方程可普遍适用于各类激光测量系统和各种散射特性目标,并具有应用简单、方便的特点,可广泛应用于各类激光测量系统的论证设计和性能评价。     

激光半主动制导武器脉宽编码抗干扰技术分析

针对现有的激光半主动制导武器系统采用脉冲重复频率编码易受干扰的技术现状,提 出了采用激光脉宽编码技术提高其抗干扰性能的新构想。分析了激光脉宽编码的技术原理,并对其工程实现的可行性进行了初步的论证分析,提出了一种采用电光削波技术的脉宽可调激光器实现方案,完成了这种脉宽编码激光器的理论设计。初步的分析结果证实了该方案的可行性。     

基于衍射/反射光束整形系统的高密度泵浦源

利用二元光学元件微型化和对波面进行任意整形的特点,将二元光学衍射器件用于高功率激光二极管阵列光束的快、慢轴准直,并结合空心导管设计一种衍射/反射混合型光束整形系统,用于实现高密度、高均匀性LD泵浦源.应用时域有限差分法(FDTD)的严格矢量分析表明:所设计的二元光学准直器性能优良,准直后光束发散角在误差范围内接近衍射极限,慢轴方向衍射效率为82.21%,快轴方向为75.76%.模拟设计的结果表明:采用这种衍射/反射光束整形技术的高密度泵浦源能获得高功率密度和高均匀性的抽运光束,在空心导管出射端面附近光强起伏RMS<1%,并且在光束的准直性能和系统紧凑性方面优于传统整形方法.     

端面抽运板条放大器抽运均匀性和热效应模拟

为了使激光二极管抽运的全固态激光器能够得到高光束质量、高功率的激光输出,对激光介质的温度分布和热透镜效应的研究很重要。利用ZEMAX软件的非序列模块,根据光束追迹的方法模拟了端面抽运结构下,高功率二极管抽运激光放大器的抽运光在增益介质中的光场分布情况。结果表明,此抽运方式下光场分布均匀。将激光介质中吸收的抽运光体功率密度分布结果代入LAS-CAD软件,计算出在种子光未注入和注入情况下,抽运功率为2400W时,增益介质最大温差分别为68℃,54.7℃以及最大热应力分别为90N/mm2,67N/mm2,因此当抽运功率小于2400W,运转的全过程对于激光增益介质是没有威胁的。该模拟结果对于高功率二极管抽运板条激光放大器的设计具有一定参考价值。     

混合频率激光对CCD探测器损伤机理

为了进行对CCD探测器的损伤机理的探索研究,提出了采用双光束合成器件产生混合频率激光的原理与方法．利用Zemax软件模拟了双光束合成器件,同时对远场光斑进行了采集．基于热传导和热弹性力学的基本关系式建立了混合频率激光辐CCD探测器遮光铝膜层的热力耦合数学物理模型,对热传导方程和应力平衡方程进行了半解析求解,计算得到混合频率激光辐照CCD探测器的遮光铝膜层的瞬态温度场和环向热应力场,并通过数值仿真比较了不同工作模式激光光源对CCD的损伤效果．