多程放大腔镜准直研究

 针对高功率激光装置对多程放大器腔镜准直的要求,利用小孔的像传递和光路自动准直的原理,设计出一套创新的腔镜准直调整方法,并且在SG-Ⅲ原型装置4程放大模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明：自动准直系统能够在15min之内顺利完成主放大级系统的光路调整,光束近场调整精度值小于近场光斑直径的0.5%,光束远场调整精度小于0.3"。     

大尺度多光谱多光轴平行性检校系统

为对室内不拆装情况下大型或整车上的多谱段光电装备进行光轴平行性检校,设计了大尺度多光谱多光轴平行性检校系统。系统采用一个多光谱平行光管提供多个谱段的无限远目标,通过二维移动平台实现平行光管的室内大跨度移动。利用倾角传感器、双线阵CCD测量系统和姿态调整机构来恢复和保证平行光管移动前后的光轴平行性,实现室内分布在车体上不同轴距不同谱段光电装备的光轴平行性进行统一检校。系统设计方案和误差分析结果表明:该系统平行光管移动前后的光轴平行性总误差小于0.142 mrad,在提高检校精度的同时还大大减小了光轴平行性检校的工作量;各分系统中倾角传感器和姿态调整机构误差对系统总误差贡献最大,通过选用更高精度的分系统还可进一步提高系统的总体精度,满足更高精度装备的光轴平行性检校要求。     

三点式氧碘化学激光器光腔准直技术

 提出三点式动态准直法，并以此设计具有自动校准功能的光腔自准直系统,提高了氧碘化学激光器的光束质量。该系统采用位置传感器作为光束位置检测元件，压电陶瓷作为动态调整元件，建立三输入三输出的耦合模型，利用多变量自适应闭环解耦控制法，实现准直系统的高速动态调整，实现了光腔准直，提高了光束质量。经初步实验验证，该系统准直范围可达4 mrad，精度为5 mrad，响应频率达20 Hz，满足氧碘化学激光器对光腔准直系统的要求。     

四程放大自动准直系统数学模型研究

针对高功率激光装置四程放大系统的特点,利用矩阵光学原理,建立了四程放大准直系统的数学模型;基于此模型,设计了四程放大系统的准直调整方案;得出了近、远场偏移量与调整量关系的解析解. 关键词： 激光技术 光束准直 四程放大     

空间旋转多光轴平行性校准技术

空间旋转多光轴系统光轴平行性影响系统指向精度且校准难度高、耗时。基于空间旋转多光轴系统光轴校准原理,获得了校准理论模型;结合实验研究,建立了高精度光轴校准方案;以机械回转轴为基准,粗调准和精调准结合,以调整传感器安装面为粗调,借助双光楔实现光学量级的精校准;先校正可见光光轴与机械回转轴的平行性,再保证激光光轴与机械回转轴的平行性,最终保证可见光光轴与激光光轴的平行性。试验结果表明,该校准方案精度高,指标优于0.1 mrad,可用于实际工程装调。     

用于ICF光路调整的分光照明元件设计

在惯性约束核聚变激光驱动装置中,光路庞大复杂且元器件众多,为保证激光系统正常运行需对光路进行精密调节。特别是装置中的多个4F系统,需调整激光光路使其聚焦后对准焦平面滤波小孔中心,以保证激光顺利通过并实现低通滤波作用。目前实际工程中采用凹透镜背光照明的方法判断光束是否准确过孔,但该方法步骤繁琐且调整精度较低,给实际光路调整带来了极大的不便。本文基于全息原理,提出了一种简单高效的4F系统光路调整方法,通过一特殊设计的分光照明衍射光学元件,可一步实现激光聚焦过孔的判断与调整,可有效解决现有4F系统光路调整的困难。     

单兵匍匐行进姿态测试系统的设计与实现

 针对传统的人工目测法在单兵匍匐行进姿态训练考核过程中存在的效率低、主观性强等问题,设计并实现了单兵匍匐行进姿态测试系统。系统采用红外收发器件和单片微型计算机系统组成主动式监测系统,对单兵运动姿态进行实时监测。针对户外红外干扰强的特点,设计了并行多路信号处理电路及光路调整装置,提高了系统的作用距离和抗干扰性能。从实际使用效果看,系统能够满足部队单兵匍匐行进姿态训练考核任务。     

多无人机协同的稳定控制机理研究

多无人机协同系统的过度扩散会引起协同失效, 对系统进行规模控制是解决该问题的一种潜在方法. 首先抽象出多无人机协同搜索系统的宏观运动特征, 进而建立平台的运动方程, 然后通过构造合适的李雅普诺夫函数, 获得该系统的稳定控制规律及其控制参数. 仿真结果表明: 1)本文所提的稳定控制机制不仅能够使多无人机系统实现有效的协同, 还能确保系统的稳定性; 2)在系统稳定时, 通过调整相关控制参数可以有效地控制系统规模. 关键词： 无人机 协同系统 稳定控制     

基于数字微镜阵列的协同目标跟踪系统设计

针对多镜头目标跟踪系统协同性差及单镜头系统目标跟踪观测过程中视场小、无法实现宽视场跟踪的现状,设计了能同时实现宽视场跟踪窄视场局部目标检测的协同跟踪系统。该系统基于数字微镜阵列高反射率、高性能视场分割的特点。验证实验中,宽窄视场分割系统实现了50 ms的协同成像周期;窄视场像中心调整系统不超过2%的绝对位置误差,为局部目标光束中心难以与窄视场成像系统视轴重合问题的解决提供了实验依据。     

双机系统的模糊PID自适应励磁调节控制

针对多机并联系统的稳定性控制问题,在构建同步发电机双机并联运行系统暂态仿真模型的基础上,将基于模糊理论的PID自适应控制方法用于双机并联运行系统的励磁调节自适应控制器的设计;该方法以电压的偏差和变化率作为控制器的输入,然后通过模糊处理,对比例、积分、微分系数进行自适应实时调整;在不同运行模式下对双机并联运行系统进行了仿真与动态性能分析,结果表明所设计的模糊PID自适应控制算法较传统的PID励磁控制具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

Two-Dimensional Multi-Lens Array with Circular Aperture Spherical Lens for Flat-Top Irradiation of Inertial Confinement Fusion Target

A two-dimensional multi-lens array 350 mm in diameter with spherical element lenses has been tested to improve the irradiation uniformity of a high power glass laser for inertial confinement fusion (ICF). A circular shape for the element lens aperture is chosen to eliminate azimuthally asymmetric intensity distribution. An approximate flat-top intensity distribution is obtained with a lens array of 37 lenses. Beam patterns of a coherent laser and partially coherent light (PCL) with the random phase plate (RPP) and the multi-lens array (MLA) are measured in a GEKKO XII glass laser system. Spherical mode structure of the irradiation nonuniformity of 5.6% with MLA is estimated with cos3 θ distribution of absorption coefficient in the target plasma.     

基于空间结构内部锁相的光纤激光相干合成技术

介绍了本课题组近年来在基于空间结构内部锁相的光纤激光相干合成方面的研究工作,给出了空间结构内部锁相相干合成的基本原理,搭建了七路低功率光纤激光阵列实验系统,结果表明在内部相位噪声校正基础之上,可以稳定补偿外部相位差进而实现激光阵列同相位输出,验证了内部锁相方法的可行性。进一步介绍了空间结构内部锁相技术在目标在回路相干合成、阵列光束光场调控等方面的拓展应用,通过实验论证了空间结构内部锁相技术能够有效提升目标在回路相干合成系统的相位控制带宽,并在远场有效生成轨道角动量光束阵列,其拓扑荷数可从-1到+1切换。     

Fiber Optic Coupling of CW Linear Laser Diode Array

Based on a set of microoptics the output radiation from a continuous wave (CW) linear laser diode array is coupled into a multi-mode optical fiber of 400 μm diameter.The CW linear laser diode array is a 1 cm laser diode bar with 19 stripes with 100 μm aperture spaced on 500 μm centers.The coupling system contains packaged laser diode bar,fast axis collimator,slow axis collimation array,beam transformation system and focusing system.The high brightness,high power density and single fiber output of a laser diode bar is achieved.The coupling efficiency is 65% and the power density is up to 1.03×104 W/cm2.     

基于多层电介质光栅光谱合成的光束质量

基于电介质光栅的光谱合成是实现高功率高光束质量激光的重要途径. 在电介质光栅的光谱合成系统中, 光栅色散效应是影响合成激光光束质量的重要因素. 本文推导了单光栅和双光栅光谱合成系统中由于光栅色散引起M²因子的变化公式; 详细讨论了这两种合成系统中单路激光线宽、单路激光光斑半径、相邻两路激光波长差、相邻两路激光间距以及光栅周期对光束质量的影响. 研究表明对于单光栅合成系统, 在合成过程中若保持光束质量M²因子的大小不变, 则单路激光带宽随光斑半径的增加而减小; 在双光栅光谱合成系统中, 在保持光束质量的前提下, 单路激光带宽可随光斑半径的增大而相应增加. 数值计算表明, 若要满足合成光束的光束质量M² ≤1.2的要求, 在单光栅系统中激光线宽需窄于亚纳米量级, 在双光栅系统中激光带宽可为亚纳米. 本文为高功率、高光束质量的光纤激光光谱合成系统的搭建提供了理论指导.     

Fiber Optic Coupling of CW Linear Laser Diode Array

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅａｒｒａｙ (ＬＤＡ )ｔｈａｔｈａｓｍｕｌｔｉｐｌｅｅｍｉｔｔｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓｉｓａｐｅｒｆｅｃｔｄｅｖｉｃｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｅｒｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｓｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ.ＴｈｅｈｉｇｈＣＷ ｐｏｗｅｒ ,ｈｉｇｈｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓａｎｄｆｉｂｅｒｏｕｔｐｕｔｏｆａｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｂａｒｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｍｅｄｉｃｉｎｅ ,ｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ,ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅｌａｓ…     

大功率半导体激光器阵列热串扰行为

以硬焊料传导制冷,30%填充因子半导体激光器阵列为例,建立了三维有限元模型,对阵列内部各发光单元之间的热串扰行为进行了分析研究。结果表明,当其连续波工作时间大于1.2 ms后,阵列内发光单元之间出现热串扰现象;当次热沉由CuW合金改为铜金刚石复合材料时,阵列内发光单元自热阻和相邻发光单元的串扰热阻降低,有效地降低了各发光单元之间的热串扰行为。保持阵列宽度、发光单元数目及发光单元周期不变,发现随阵列填充因子的增加,器件热阻以指数衰减趋势逐渐降低,而发光单元间的热串扰特性对此变化并不敏感;保持阵列单个发光单元输出功率,发光单元尺寸及阵列宽度不变,增加发光单元个数后,阵列内各发光单元之间热串扰加剧,填充因子越高阵列升温速率越快;但在最初约70 s内,包含不同数目发光单元的阵列最高温度差异仅约0.5 ℃,有利于多发光单元高填充因子器件高功率输出。     

基于阵列式多路信号采集的射击训练激光模拟系统

为设计更具实用性的轻武器射击训练激光模拟系统,解决现有系统弹着点坐标信号采集结构存在的不足。基于激光调制技术,提出阵列式多路调制激光信号采集的方法,设计了一种二极管线与方式的信号采集结构,使用横纵两条总线来确定一个弹着点的坐标,旨在实现实时精确报靶的同时降低系统复杂程度。并结合接收芯片的响应阈值使用滤光薄膜控制激光光斑的有效半径,解决普通激光器远距离处光斑过大的问题。     

Propagation of laser array beams in a turbulent atmosphere

The propagation of phase-locked and non-phase-locked laser array beams of radial and rectangular symmetries in a turbulent atmosphere are investigated based on the extended Huygens–Fresnel integral. The beamlet used in our paper for constructing the laser array beams is of elliptical Gaussian mode. Analytical formulae for the average irradiance of phase-locked and non-phase-locked radial and rectangular laser array beams are derived through vector integration and tensor operation. The irradiance properties of these laser array beams in a turbulent atmosphere are studied numerically. It is found that both phase-locked and non-phase-locked radial and rectangular laser array beams eventually become circular Gaussian beams in a turbulent atmosphere, which is much different from their propagation properties in free space. The propagation properties are closely related to the parameters of laser array beams and the structure constant of the turbulent atmosphere. PACS 42.25.Bs; 41.85.Ew; 42.68.Ay     

电磁箍缩铝带阵负载的研制

根据电磁箍缩物理实验需求,设计出了一种具有自适应结构的电磁箍缩铝带阵负载。采用手工裁剪和激光裁剪两种方法来制备铝带,表征了两种方法制备出铝带的边缘形貌,并优选出激光裁剪法做为铝带的裁剪方法。分析了激光裁剪铝带的力学性能,30mm×1mm×5μm的铝带断裂强度约116cN,延伸率约为1.3%。利用上述铝带成功装配出了具有自适应结构的电磁箍缩铝带阵负载,且其自适量达到了4.5mm的物理实验需求,可应用于"强光一号"物理实验。     

The Detection of Defects in Optical Fibers Using a Hybrid Opto-electronic Correlator

A hybrid opto-electronic correlator for detecting defects in optical fibers is proposed. After the light from a He-Ne laser being expanded and filtered it is not collimated but directly passes a Fourier transform lens and illuminates a reference fiber and a test fiber at the same input plane. The Fourier transform spectrum of the two fibers is therefore obtained at the rear focal plane of the lens, where it is sampled via a CCD array connected with a computer through a frame grabber. The computer performs filter, inverse Fourier transform and setting threshold operation on classification. The system is an equivalent of joint transform correlator with a Fourier lens of long focal length. The experiment results for optical fibers having incoordinate defects are presented. The results indicate that the system can be used for fiber defect detection, and has the advantages of high identification, compact configuration, easy adjustment and flexible manipulation.