1.06μm激光仿真测试中Mie散射影响分析

结合室内激光跟踪探测器仿真测试中脉冲激光目标指示信号的发射、传播和探测过程,探讨1.06μm波长脉冲激光大气传输中气溶胶米氏(Mie)散射对激光探测和跟踪的影响规律.通过建立室内气溶胶散射模型,进行激光指示散射信号传输的建模与仿真计算.数学仿真和实际测试数据的对比分析表明,该计算模型具有较高精度,为设计激光跟踪探测器探测和跟踪仿真测试布局和采取减小散射影响措施提供了参考.     

大气气溶胶对激光制导探测作用距离影响的数值分析

针对大气气溶胶辐射传输衰减效应是影响1.06μm激光武器系统性能的重要因素,探讨了大气气溶胶对1.06μm激光探测作用距离的影响,构建了激光制导波段探测作用距离模型,并在此基础上进行激光探测作用距离的大气气溶胶影响数值仿真。试验表明,基于该模型计算的大气透过特性准确度基本符合国际公认理论分析值,对作用距离的评估结果与客观实际基本相符,对最大限度分析利用战场气象环境以确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值,可为激光探测作用距离的气象环境影响后续发展奠定一定基础。     

10.6微米激光光束传输的大气效应

本文给出了用波动光学计算法模拟高能 CO_2激光束在大气中传输的综述。分析包含了大气加热和动力学冷却现象的非线性效应。只研究了稳态的即非湍流的情况。在计算中,和其他效应相比,热传导和自由对流可以忽略。给出的结果指出了水汽含量对光束质量的重要影响作用。研究了光束的旋转。和几何光学的结果进行了比较,得到了和实验室内模拟大气传输实验结果很好的吻合。     

激光武器对红外导引头的软破坏研究

针对舰载激光武器破坏反舰导弹的问题,研究了激光对红外制导反舰导弹导引头的软破坏。以激光辐照红外探测器为例,建立了舰载激光武器对红外制导反舰导弹探测器的破坏模型,计算了1.06μm激光海上大气传输的大气透过率,进行了0.632μm激光辐照CCD成像系统的实验,估算了对远距离红外制导反舰导弹探测器实现有效破坏所需发射的激光能量,得出了一些有价值的数据和结论。     

飞秒激光脉冲在空气中成丝调控研究进展

在衍射、色散、克尔效应和多光子电离的动态平衡作用下,飞秒激光脉冲能够形成长距离的自引导光丝结构,并且伴随着狭长的等离子体通道。为精确控制超强飞秒激光脉冲在大气中的传输特性,针对飞秒光丝传输模式及光丝光场时空分布的有效调控已成为当前研究热点。在介绍飞秒激光成丝物理模型的基础上,对飞秒激光成丝调控方面的最新进展进行了综述,将光丝调控方式大致归结为两部分:时间调控和空间调控。其中,在空间维度上的调控主要可以分为相位调控、振幅调控以及特殊光场调控。同时指出飞秒激光大气成丝调制能产生众多的新效应,可为促进飞秒光丝实现更多新颖的潜在应用奠定基础。     

合成孔径激光雷达大气传输特性研究

概述了合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Laser-radar,SAL)的概念和原理,分析了大气对合成孔径激光雷达传输的影响,研究了激光波长、垂直传输高度、水平传输距离、能见度、辐射源平台高度和波束仰角等对SAL的传输影响特性,通过仿真研究得出了一系列关系曲线,对合成孔径激光雷达的设计具有一定的借鉴和指导意义,为将来在SAL工程研制上选择激光波长奠定了理论基础.     

基于激光推进的光船发射任务设计与参数优化分析

针对发射初始质量为100kg的光船到近地圆轨道的任务,研究了激光平均功率、激光大气传输特性、光船激光接收面面积、发动机比冲、发动机能量转化效率等参数之间的相互关系及光船飞行任务的优化问题。针对激光发射光船的具体要求,由功率估算公式计算出激光平均功率,从激光作用范围估算出光船的激光接收面的最小面积;基于光船飞行动力学模型,结合估算的参数,应用序列二次规划方法优化计算出光船飞行的最优弹道。计算结果表明,光船入轨质量可达到35.5kg,最优比冲为8140m/s。     

多碱光电阴极饱和机理研究

多碱光电阴极饱和机理的研究对于提高阴极电子发射能力具有重要意义。依据光电阴极三步电子发射理论,采用蒙特卡洛法研究了多碱光电阴极的电子发射过程。研究结果与相关文献中的实验数据进行了对比分析,光子能量临近光电阴极响应阈值附近时,得到的量子效率曲线以及电子能量分布曲线与实验数据吻合良好。基于上述模型,研究了光压效应和空间电荷效应对多碱光电阴极电子发射特性的影响。结果表明,多碱光电阴极在光压效应限制下的阈值饱和激光能量密度约为8μJ/cm~2,在空间电荷效应限制下的阈值饱和激光能量密度约为2. 23μJ/cm~2。开展了266 nm激光辐照多碱光电阴极实验,经测量,多碱光电阴极的阈值饱和激光能量密度约为2μJ/cm~2,这表明空间电荷效应是限制其光电子发射能力的主要因素。     

自由空间光通信技术的发展及其应用

大气激光通信称自由空间光通信FSO(Free-Space-Optics)或无线光通信。早在120年前,大气激光传输的概念就由电话发明人贝尔提出过,进入20世纪60年代,随着红宝石激光器的出现,大大改善了大气激光通信系统的传输性能。F S O技术在20世纪80年代就开始用于军方,随着掺饵光纤放大器(EDFA)、波分复用(WDMA)、自适应光学(AdaptiveOptics)等技术不断发展,无线光通信在传输距离、可靠性、传输容量等方面有了较大改善,适用面也越来越宽。一、FSO的基本原理(1)FSO技术是一种基于光传输方式、采用红外激光承载高速信号的无线传输技术,它以激光…     

激光推进发动机与激光发射弹道主要参数分析

激光推进是一种应用前景广阔的先进推进技术。讨论了激光推进发动机性能参数,飞行器在无大气阻力并忽略地球曲率和自转条件下发射与入轨所要求的最佳比冲,激光平均功率与电网能量消耗等问题。指出用激光发射微小卫星可以得到高质量比,激光推进发动机最优的比冲为12 240m/s。     

小口径炮激光模拟器光束传输特性的研究

本文采用多横模振荡模型,对小口径炮激光模拟器光束传输特性进行了分析,导出了射程及光斑大小与激光功率、探测器阈值辐照度、光学系统及大气衰减的关系。并根据现有条件用计算机进行了计算,给出了激光传输过程中光斑分布的理论曲线。在此基础上进行了实地测量,实验值与理论曲线基本吻合。本文对激光模拟器的研制和应用具有一定的参考价值。     

激光驾束制导信息场检测系统设计

为了完成激光驾束制导信息场检测,根据信息场的参数,介绍了检测系统的设计方案和工作原理;基于误差设计理论,根据激光束传输特性,利用光学软件ZEMAX设计了激光信息场检测光学系统;通过信息场指令值和辐照度检测,实现信息场参数测试。该系统能在各种复杂条件下对多种型号炮射导弹的驾束信息场进行参数测试。     

Impact of atmospheric turbulence on coherent beam combining for laser weapon systems

The performance of a laser weapon system based on coherent beam combining (CBC) depends on its propagation properties in the atmosphere. In this study, an analytical model based on partial coherent beam combining (PCBC) for assumed coherence coefficients between beams in a CBC lattice was developed. The Kolmogorov model of atmospheric turbulence and the Hufnagel-Valley model of Cn2 dependence on atmospheric parameters were implemented. Novel simplified metrics were proposed to assess the CBC performance. Several beam profiles (super-Gaussian, truncated Gaussian, etc.) and ge-ometries were analyzed in terms of maximal intensity in the far field. An approximate formula for PCBC efficiency dependent on the Fried radius was proposed. The results of CBC modeling were compared to those of the Gaussian beam propagation model in a turbulent atmosphere. The dependence of CBC performance on the Cn2 parameter, range, and elevation angle was analyzed. It could be concluded that the application of CBC for medium and long range propagation is impractical without an effective adaptive optics system.     

运动激光辐照圆柱薄壳温度场的数值模拟

对圆柱薄壳在四种不同运动模式激光源辐照下的温度场分布进行了分析研究。运用傅立叶级数展开法推导了在不同运动模式激光源作用下圆柱薄壳温度场的解析表达式,并对该解析表达式进行了编程计算,其计算结果与有限元解吻合良好。详细分析了旋转角速度与平动速度对圆柱壳温升分布的影响,发现在往复运动加热模式下光斑区域的温升变化最为剧烈。计算结果为导弹的抗激光辐射提供了理论依据。     

大气对红外制导波段透过特性的影响分析

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性。随着红外技术的不断发展和在军事上的广泛运用,红外辐射在大气中的传输研究越来越受到关注。针对大气透过率是研究红外辐射传输的重要参数,提取既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型中,探讨了红外波段实际大气透过特性的变化特征,并分析了用模型自带大气近似可能带来的误差。结果表明,基于实际大气廓线计算出的大气透过特性准确度基本吻合国际公认理论分析值,我国区域内的大气透过率的准确计算必须考虑我国的实际大气,这对最大限度分析利用战场气象环境确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值。     

激光驾束制导信息场仿真系统设计

为满足激光驾束制导信息场检测和标校检测设备的需要,设计了激光驾束制导信息场仿真系统。采用在仿真制导导弹飞行曲线取样的方法,利用FPGA、激光器及其驱动电路产生仿真信息场。试验结果表明：仿真系统信号输出稳定、精度高,可以满足激光驾束制导信息场检测标校的要求。     

强激光在超音速射流剪切层中传播的数值研究

以波长10 6μm、半径0 1m、强度166W的高功率CO2激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为计算模型,研究了由于强激光束辐射加热对流场的干扰以及激光束穿过超音速射流剪切层后远场光强分布的变化。结果表明:在不同的马赫数下超音速射流剪切层流场对激光束远场强度分布影响明显不同,流场密度分布的微小变化都会使光束远场强度分布产生显见的不同;对于透过超音速射流流场的非聚焦的强激光束,由强激光束所产生的辐射加热对流场所造成的干扰可以忽略。     

太阳观测卫星的数传天线波束及其指向设计

针对三轴稳定对日指向姿态的太阳同步轨道卫星,提出为获得最大对地数据传输时间的天线波束设计及布局方案。根据某型太阳观测卫星的轨道姿态设计方案,建立数传天线对指定地面站的天线波束指向仿真模型;使用卫星工具包STK仿真软件,分析不同波束角方案及其可能的指向对数传时间的影响,发现了对日指向卫星与对地指向卫星在数传时间上的不同规律,找到最优的天线波束布局来获得最大的数传时间;根据星载数传能力与不同天线波束宽度之间的关系,获得传输数据的最佳天线波束宽度,为这类卫星数传天线的波束设计及其布局提供设计依据。     

粒子束空间传输影响因素及应对方法

全面分析了初始束流分布、发散度、能散度以及地磁场对粒子束空间传输的影响情况,并针对束流长距离传输的静电扩散和地磁偏转效应进行了数值建模及定量的数值仿真研究。结果表明,对于固定束流能量、流强粒子束,可通过增大初始半径削弱粒子束静电扩散效应达到设计要求;通过背景磁场精确预测,可准确控制束流方向精度。可以看出,研究带电粒子束本身的自洽行为以及与外场的作用,对带电粒子束流的产生、传输特性研究及工程化应用都有重要意义。