光斑环围参量阵列测试法的测量不确定度

 为评定光斑环围参量（包括环围功率和环围尺寸）阵列测试法的测量不确定度,给出了环围参量一般形式的定义和连续形式的计算表达式,归纳并比较了阵列测试法下光斑环围参量的3种常用计算方法,即近似环围功率法、准确环围功率法和等效环围尺寸法,给出了零阶近似下环围参量离散形式的计算表达式。根据不确定度传递律,推导了基于等效环围尺寸法的环围参量测量不确定度的一般表达式,讨论了常见简化条件下的环围参量测量不确定度表达式。建立了光斑环围参量计算及其不确定度评定的一套较完整的方法。以强度为高斯分布的光斑为例,得到了简化条件下的环围参量测量不确定度的解析表达式,并用数值模拟法验证了其正确性。     

水流吸收型高能激光能量计溯源方法及其溯源体系研究

提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法,将水流从吸收腔前端导入至加热容器,在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较,达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致,均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小,经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明,残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著,增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8%(k=2),被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对,两者具有很好的一致性,修正因子仅为1.006,标准偏差为1.4%。     

阵列探测器对斜入射激光的功率测量不确定度

为了对斜入射情况下的激光功率进行准确测量,采用了对阵列探测器的功率响应度依角度进行修正的方法。推导了依赖于光源位置、阵列探测器位置和阵列探测器姿态角的激光光线方向余弦和入射角的数学表达式,推导了光线方向余弦和入射角的测量不确定度表达式以及阵列探测器功率修正因子的不确定度表达式,并根据功率表达式进一步推导了功率测量不确定度表达式。由此建立了斜入射情况下激光功率阵列探测器测量方法及功率测量不确定度评定的一套较完整的方法。以典型参数为例,计算了斜入射下阵列探测器测量激光功率的不确定度,结果表明采用修正方法可显著减小激光功率测量不确定度。     

光斑矩参量阵列测试法的测量不确定度

为计算和评估光斑矩参量阵列测试法的测量不确定度,以光斑矩参量积分表达式为出发点,推导了零阶近似下光斑矩参量的离散表达式,初步分析了光强分布数据中单元位置及探测光功率的测量不确定度。在此基础上,根据不确定度传递律,推导了阵列测试法下光斑矩参量测量不确定度的一般表达式。进一步得到了数种常用简化条件下的矩参量不确定度表达式,并进行了相应的分析。由此建立了光斑矩参量计算及其不确定度评定的一套完整方法。利用简化公式,对自行研制的激光光斑分析仪和通用的CCD面阵探测器的光斑矩参量测量不确定度进行了分析,给出了计算表达式。     

水在激光作用下的强制流动沸腾模型

通过分析影响沸腾的各种因素,结合水的流动特性以及激光在水中按照指数衰减的特点,利用单元差分方法着重分析了整个光斑所在区域过余温度的分布,借助水沸腾状态与过余温度之间的关系,建立了水在激光作用下的强制流动沸腾模型.环行光束被作为主要研究对象,对环行光束进行了数据模拟和实验验证.在实验中采用照相法记录下气团的形态,与模拟沸腾曲线具有较好的一致性.     

光斑矩参数阵列测试法的测量不确定度

光斑强度分布的测试在目标跟踪检测、激光光束质量诊断和激光束波前测量等方面具有重要：意义。常用的光斑测试法有面阵CCD法、线阵CCD扫描法、单元探测器扫描法、热敏纸法以及针对某些特殊应用的各具特色的阵列测试设备法。这些方法最终都将给出探测面上光斑强度二维离散分布数据，故都可等效为阵列测试法。     

集成化光束质量测试系统

集成化光束质量测试系统的探头包括卡塞格仑扩束器、准直镜、分光元件、自准直光源扩束器、671μm激光器、分束元件，集成化光束质量测试系统的结构见图1。采集处理系统包含CCD探测器和采集卡、处理软件。由于采集系统的探测器为模拟相机，由探测器输出的复合视频信号经采集卡进行A／D转换，送入计算机，由采集软件对光班图像进行处理，获取远场光班的数据。再利用输入光束的参数和光学系统的参数即可得到被测光束的光束质量。     

水在激光作用下的强制流动沸腾模型

通过分析影响沸腾的各种因素,结合水的流动特性以及激光在水中按照指数衰减的特点,利用单元差分方法着重分析了整个光斑所在区域过余温度的分布,借助水沸腾状态与过余温度之间的关系,建立了水在激光作用下的强制流动沸腾模型.环行光束被作为主要研究对象,对环行光束进行了数据模拟和实验验证.在实验中采用照相法记录下气团的形态,与模拟沸腾曲线具有较好的一致性.     

模块化大靶面强快靶数据采集系统的设计与研制

在高能激光束强度时空分布的测量任务中，随着对靶面尺寸和分辨率的要求越来越高，对强快靶的结构设计和数据采集电路设计提出了新的要求。经过多方论证，确定在设计大靶面强快靶时采用模块化方案，即将整个靶面分割成几个尺寸较小并且可以独立工作的子靶，将所有子靶采集的数据组合起来，即形成整个大靶面的时空分布数据。这就要求数据采集系统也必须能根据靶头的组合方式而进行改变，因此采集系统的软硬件都要按模块化进行设计，并可以根据需要对软硬件进行任意组合。     

激光束阵列探测器标定方法

在大光斑高能激光光强时空分布参数测试方法中，阵列探测器测试法是一种较好的方法。它能测量出激光束的总能量和强度时空分布。阵列探测器主要由探头、数据采集系统和软件处理系统等三部分组成。探头采用高吸收材料制作，其表面按一定规律分布着多个独立探测单元，能同时测量高能激光束的能量及其空间分布。系统不可避免地存在测量误差，为消除系统误差，需要对系统进行标定，包括能量系数标定和探测单元的响应系数标定等。