ZnGeP2 OPO产生4.3 μm波段窄线宽激光实验研究

为了设计4. 3μm波段大功率窄线宽中红外激光器,开展了2. 7μm激光抽运ZnGeP_2晶体光参量振荡(Optical Parametric Oscillation,OPO)技术产生4. 3μm波段窄线宽激光实验研究,对实验结果开展了详细的分析。抽运源为1064 nm抽运的KTiOPO_4OPO激光器输出的2. 7μm波段参量激光,KTiOPO_4OPO采用单谐振结构,将两块相同的KTiOPO_4晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTiOPO_4晶体按Ф=0°、θ=62°切割以获得波长2. 7μm波段激光输出,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。ZnGeP_2OPO采用单谐振结构,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以获得窄线宽输出,ZnGeP_2晶体按Ф=0°、θ=68°切割以获得波长4. 3μm波段激光输出。在抽运光波长2. 7μm,脉冲能量为7. 5 m J,脉宽8. 6 ns的条件下,获得脉冲能量2. 12 m J,线宽30 nm,脉宽8. 7 ns的4. 26μm激光输出,光-光转换效率约为28. 3%,斜效率约为32. 6%,水平和垂直方向的光束质量M~2分别为6. 2和13. 5。     

短脉冲激光作用下丙酮液池的沸腾研究

采用短脉冲激光加热浸没在丙酮液体里的铂金属薄膜的实验方法并结合数值模拟计算 ,研究了高温升率条件下丙酮液体温度场随时间的变化规律及汽泡行为 ,得出了丙酮液池温度边界层的数量级大约为 4 0～ 70μm,确定了铂镀层表面的反射损失 ,认为薄汽膜的形成和热边界层外移 ,是激光脉冲过后很长一段时间内汽泡依然长大的主要原因     

激光PIV流场显示与测量系统

利用课题组自行设计研制的一套粒子图像测速(PIV)系统对高速水洞中流场进行了测试研究.测试系统中,光源使用Nd:YAG调Q双激光器,其波长532 nm,脉冲时间8 ns,脉冲能量100 mJ;示踪粒子则采用直径200 μm的镀银聚苯乙烯微球.无模型空流场测试结果表明,该系统对无模型空流场的测试误差小于1.3％;而通过圆球模型绕流流场测试结果与其理论值的对比发现,大部分测试流场区域的测试误差小于2％.     

BaGa4Se7与KTiOAsO4光参量振荡输出3.5 μm激光性能对比

为对比新型非线性晶体BaGa₄Se₇(简称 BGSe)和成熟商用非线性晶体KTiOAsO₄(简称 KTA) 所输出的中红外激光性能,使用1.06 μm激光泵浦BGSe(56.3°,0°,type-Ⅰ)和KTA(90°, 0°,type-Ⅱ-A)输出3.5 μm激光。在泵浦光波长为1 064 nm、脉宽为13 ns、光斑直径为4 mm、光参量振荡腔长为90 mm的条件下,实验测得KTA(L=20 mm)和BGSe(L=15 mm)的泵浦振荡阈值分别为52.6 mJ(理论值为46.11 mJ)和20.6 mJ(理论值为18.32 mJ);BGSe输出波长与温度的变化率Δλ₂/ΔT为3.20 nm/℃(理论值为2.49 nm/℃),KTA的Δλ₂/ΔT为0.073 nm/℃(理论值为0.077 nm/℃);实验测得BGSe的输出线宽为4.71 nm,KTA为2.45 nm。BGSe和KTA的泵浦阈值和温度调谐在理论和实验上吻合得较好,且结果表明:BGSe在这两个方面优于KTA;但KTA在输出窄线宽方面优于BGSe晶体。实验结果表明,BGSe是一种具有广泛应用前景的中远红外非线性晶体。     

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。     

电子系统电磁辐照效应实验研究

以某复杂电子系统为研究对象,利用千兆瓦级超宽带(UWB)电磁脉冲辐射装置进行辐照效应实验,研究了在系统开门和关门状态下,系统内04、08号组合各检测点的响应以及接收天线在不同方位时02号组合检测点上的响应特性,并对响应波形进行了频谱分析。结果表明:在场强为2.0×104V/m的超宽带源(上升时间0.3 ns,脉宽3~4 ns)辐照时,开门的情况下系统内部电路上响应的电压有的达到1.6 kV,天线最佳耦合状态下系统02组合电路上响应的电压有的也达到1.6 kV,可能对电磁敏感器件造成损伤;系统开门和关门两种状态下,系统响应的带宽都在0~500 MHz左右,主频为70 MHz左右,远离系统的工作频率。所以,该频率电磁场并不是影响系统的主要因素,但是,过高的响应电压有时会形成带外耦合,干扰系统或造成硬损伤。     

短脉冲激光作用下爆发沸腾的温度及汽泡行为研究

采用短脉冲激光加热浸没在丙酮液池的铂薄膜电阻的方法,以及高压电火花单次放电高速照相技术,在国内首次建立了超急速爆发实验台,达到了微秒级的温度频响和2×106帧/s的高速照相.研究发现,随着激光热流密度增加,试件表面温度快速升高到一饱和值,与过热液体的动力学理论极限温度非常接近.拍摄到了与常规沸腾很不相同的蘑菇云式爆发沸腾照片.试件表面及临近表面的微薄液层内瞬间爆发生成大量大小相当的细小汽泡,汽泡脱离直径远低于经典Fritz公式计算值,上浮速度先快后慢.