连续波CO2激光对多晶硅探测器干扰损伤实验研究

为进一步研究激光对光电探测器的干扰及损伤,利用10.6 m连续CO2激光辐照多晶硅光电探测器,进行了干扰与损伤阈值实验研究,得到了对多晶硅探测器的饱和干扰、损伤干扰阈值分别为5.5510-4 W/cm2、0.48 W/cm2;分析了不同干扰功率、不同干扰时间的干扰效果,依据探测器受干扰程度提出了将干扰等级划分为点饱和、中度饱和、重度饱和与点损伤4个等级;通过干扰激光功率与干扰光斑面积的变化关系,得到两者按幂函数y=76.3x0.29关系变化,并依据该变化关系探讨了10.6 m脉冲激光对红外成像系统的干扰效果。     

基于小波能量和光斑尺寸的干扰图像尺度分析

介绍了激光干扰对CCD成像系统的影响,从影响光电成像系统目标检测性能的角度阐述了激光干扰图像与背景杂波的相似性.针对激光干扰图像的频率特性,利用小波分析在图像处理中的优势,结合机器视觉中背景杂波的量化尺度,提出了基于小波能量和光斑尺寸的综合图像尺度.对典型激光干扰图像的小波分析显示,随着激光干扰功率的增大,干扰图像中的低频分量和高频分量会同时增加,图像中的光斑可被看作是低频分量,光斑周围“斑驳状”的散斑是高频分量,类似于盐噪音.激光视场内干扰实验及数值计算表明:激光干扰会降低Otsu算法分割准确度,增加相关检测虚警概率,该尺度将干扰图像的高频分量和低频分量结合起来,同时克服了单一光斑尺度和小波能量尺度的局限性,能够较好地评估视场内激光干扰CCD成像系统的效果.     

强激光远场光束质量参数的测试

 提出漫射红外成像-多点标校测量方法,用于测量强激光远场光束质量参数。在激光远场距离处设置漫反射靶板,用成像探测器摄取经靶面漫射的脉冲强激光光斑图像;在靶面中心处挖小孔,孔后放置能量探测器实时测量激光脉宽和峰值功率。同时对整个激光光斑图像进行能量定标,进而得出远场脉冲强激光的实际空间能量/功率分布、总能量,以及相应的光束质量参数。应用该测量方法,对高能TEA CO₂激光进行测量研究,测得其远场光束截面半径为80.2 mm,发散角为1.55 mrad。     

单元红外成像探测器的激光干扰实验研究

 针对单元红外成像探测器的特点，利用激光的高亮度，对激光干扰单元红外成像探测器进行了理论分析和实验研究，研究了激光的功率参数和脉冲频率参数对单元红外成像探测器输出特性的影响，得到了具体的实验结果。并利用调制盘对激光脉冲的反射信号初步确定了单元红外成像探测器调制盘的旋转速度。     

太阳对成像型天基激光告警系统的影响

针对成像型天基激光告警系统中的太阳背景辐射问题,通过理论分析和数值计算研究了太阳与系统探测器不同空间位置关系时直射太阳光和地球反射太阳光对系统成像信噪比、威胁激光检测、探测器自身安全的影响.结果表明:太阳光是天基激光告警系统的主要背景辐射,地球反射太阳光是系统红外探测器成像的主要背景光|反射太阳光辐照在探测器像面上的最大能量密度为0.97 mJ/cm2,反射太阳光背景下,攻击激光成像信噪比在103以上,信标激光信噪比小于1,反射太阳光对攻击激光检测没有影响,对信标激光成像是强背景干扰|直射太阳光辐照探测器是系统不可避免的情况,太阳成像光斑功率密度最大时约20 W/cm2,将导致探测器像元饱和甚至损坏|太阳成像光斑特征与入射激光相似,会造成系统严重虚警.     

用红外激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的实验研究

 报道了用光子能量低于GaAs禁带宽度的红外激光脉冲，触发电极间隙为3mm和8mm的半绝缘GaAs光电导开关的实验结果。使用单脉冲能量为1.9mJ的1 064nm Nd:YAG激光触发开关， 在偏置电压分别为3kV和5kV条件下，光电导开关分别工作于线性和非线性模式。用900nm半导体激光器和1 530nm掺铒光纤激光器分别进行触发实验，得到了重复频率分别为5kHz和20MHz的电脉冲波形。结果表明，半绝缘GaAs光电导开关可以吸收大于本征吸收限波长红外激光脉冲。     

激光致盲干扰效果评估方法研究

研究了激光致盲干扰设备对光电制导系统、光电成像系统和激光测距机干扰效果的评估方法,分别提出了相应的干扰效果评估准则。对于光电制导系统,可以根据实施激光致盲干扰后制导武器的脱靶量是否超出正常制导精度的三倍或杀伤半径判定干扰是否有效,并根据干扰成功率的大小划分干扰等级。对观瞄用光电成像系统的干扰效果,可以按照致盲激光对成像功能的损伤、破坏程度划分为四个等级;对跟踪用光电成像系统的干扰效果可以根据实施干扰后成像系统能否输出有效跟踪脱靶量,以及脱靶量是否超出正常跟踪精度的三倍判定干扰是否有效。对激光测距机的干扰效果可以依据致盲激光对测距机测距精度、测距能力的影响程度划分为四个等级。     

用红外激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的实验研究

报道了用光子能量低于GaAs禁带宽度的红外激光脉冲，触发电极间隙为3mm和8mm的半绝缘GaAs光电导开关的实验结果。使用单脉冲能量为1.9mJ的1 064nm Nd:YAG激光触发开关， 在偏置电压分别为3kV和5kV条件下，光电导开关分别工作于线性和非线性模式。用900nm半导体激光器和1 530nm掺铒光纤激光器分别进行触发实验，得到了重复频率分别为5kHz和20MHz的电脉冲波形。结果表明，半绝缘GaAs光电导开关可以吸收大于本征吸收限波长红外激光脉冲。     

球差对调焦函数的影响

红外导引头成像光斑测试仪系统的球差对成像光斑质量有很大的影响,降低了光斑的能量集中度.通过对球差因素影响的研究,构造的调焦评价函数能更精确地分辨最佳像面,从而通过自动聚焦寻找最佳像面位置,是测试仪评价其光学系统质量的一个重要环节.     

水下距离选通成像系统参数对成像效果影响的实验研究

利用自行研制的水下距离选通成像系统在实验水池中对水下靶板进行成像探测,通过改变探测激光能量和像增强器增益,研究了不同系统参数对实际成像探测效果的影响。通过对实验数据的分析,得出了只是提高探测激光能量与ICCD增益不能继续改善探测图像质量,系统参数与探测结果之间存在最优化关系的结论,为水下距离选通成像系统设计提供了有益的...     

飞秒激光诱导水光学击穿阈值

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶RungeKutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽(40～540fs)、波长(400～1200nm)和光斑尺寸(0～200μm)下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

Ultrafast laser ablative generation of gold nanoparticles: the influence of pulse energy, repetition frequency and spot size

Previous studies investigating the role of the operating parameters on ultrafast laser ablative generation of gold nanoparticles have reported a wide range of nanoparticle size distribution and plasmon resonant properties. In some cases the reported role of fluence and other processing parameters is contradictory. In this systematic investigation, we deconstruct and examine the role of the component parts of fluence, namely pulse energy and ablation spot size, on nanoparticle generation. Other parameters such as exposure time and scan speed are also studied. We show that the nanoparticle average size and distribution is related to different contributions from pulse energy, pulse repetition frequency and spot size. We also correlate the average particle size and distribution with the wavelength and width of the plasmon resonance peak, and apply Mie theory in order to develop clearer physical insights into the mechanisms dominating nanoparticle generation.     

Effect of spot size on cone formation in a XeCl laser ablation of polyethersulfone films

Radiation from the UV excimer lasers, with the fluence above the ablation threshold, can etch the polymer surfaces by photoablation. In some cases different microstructures may appear on the surface during the laser ablation. In this paper the effect of the laser spot size on the cone formation on polyethersulfone films has been investigated. The experiments have been performed with a XeCl laser at the wavelength of 308 nm and at the fluences of 70 and 100 mJ/cm² at air. For the investigation of the effect of the laser spot size on cone formation, the samples were irradiated at two different laser spot sizes of w₁ and w₂ = 0.1 w₁. The morphology of the processed surface was studied by scanning electron microscopy (SEM). It has shown that the shape, size and density of cones change with the change of the laser spot size. Also, the number of pulses and the pulse repetition rate which are needed for threshold of cone formation are affected by the laser beam spot size on the surface.     

连续波对激光雷达的电磁干扰效应

为检验连续波电磁环境下激光雷达的安全可靠性,以单线离轴激光雷达作为试验对象,进行了连续波作用下激光雷达电磁干扰效应试验。通过试验得到,当干扰天线极化方向不同时,同一激光雷达的敏感频率和频段也是不同的,而且干扰信号的敏感频率和敏感频段不同时,激光雷达受干扰的场强的大小不同,在同一敏感频率场强越大,激光雷达受干扰情况越严重;最后分析得到了该激光雷达受到干扰的原因, 为改进激光雷达,提高其电磁环境适应性提供了依据。     

激光辐照TDI-CCD相机饱和串扰效应及侧斑建模仿真分析

根据推扫式线阵TDI-CCD成像系统的信号存储、传输与转换原理,分析了其在激光作用下产生不同饱和串扰现象的机理,建立了激光辐照TDI-CCD红外相机饱和串扰效应模型;考虑了视场外激光干扰过程中出现的侧斑现象,同时借助光学追迹模型,实现了连续激光干扰星载红外相机的成像仿真过程;通过图像质量评估因子定量分析了不同入射条件下激光辐射对相机输出图像质量的影响。结果表明:入射角不同,激光成像结果不同.选用1.064μm视场外激光在一定入射条件下,当改变激光入射角从2.86°到2.89°时,激光将出现侧斑;当激光功率密度提高1~4倍,光斑干扰面积百分比将不同程度的扩大.     

1.06 μm激光对CCD、CMOS相机饱和干扰效果对比研究

 为了对比激光对CCD、CMOS两种图像传感器的干扰效果,利用1.06 μm高重频激光开展了对CCD、CMOS两种相机的饱和干扰实验研究,分析了两种相机在干扰有效面积、饱和干扰面积、干扰前后图像相关度等与激光入射功率之间的关系。实验结果表明:CMOS相机达到单元像素饱和的激光功率阈值是CCD相机的20倍;要达到相同的干扰有效面积,所需的激光功率CMOS相机要大于CCD相机10倍～100倍;要达到相同的饱和像元数,所需的激光功率CMOS相机比CCD相机约大10倍～60倍。因此,CMOS相机要比CCD相机具有更好的抗1.06 μm激光干扰能力。     

Analysis of the sizes and number of microparticles in the ablation plume,which attenuates laser radiation during ablation of a constructive material

The effect of laser radiation with a wavelength of 1.3 μm, power of 25 kW, pulse width of 1 s, and irradiated spot area of 9 cm² on carbon silicon carbide composite material (CSCCM) is analyzed. The formation of an ablation plume (which consists of vapor of irradiated material, burning products, drops and microparticles of various chemical composition and size) above the irradiated surface leads to a significant loss of laser energy. The fractions of the scattered and absorbed laser radiation in the plume are determined, the size and mass distributions of microparticles in the plume are estimated, their concentration is calculated, and the microparticle escape velocities from the irradiated CSCCM surface are evaluated.     

Effects of Higher-Order Relativistic Nonlinearity and Wakefield During a Moderately Intense Laser Pulse Propagation in a Plasma Channel

Using a variational approach, the propagation of a moderately intense laser pulse in a parabolic preformed plasma channel is investigated. The effects of higher-order relativistic nonlinearity (HRN) and wakefield are included. The effect of HRN serves as an additional defocusing mechanism and has the same order of magnitude in the spot size as that of the transverse wakefield (TWF). The effect of longitudinal wakefield is much larger than those of HRN and TWF for an intense laser pulse with the pulse length equaling the plasma wavelength. The catastrophic focusing of the laser spot size would be prevented in the present of HRN and then it varies with periodic focusing oscillations.