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。     

腔长失调对光腔衰荡法测量精度的影响

 只考虑腔长失调因素下建立了反射率模拟测量的理论模型。根据高斯光束传输规律分析了腔长失调对衰荡腔模式耦合的影响，推导了腔长失调与谐振腔输出脉冲信号、衰荡信号与反射率之间的关系，模拟了腔长失调在±10mm范围内的光脉冲衰荡现象。结果表明：对于光敏面直径为0.2mm的高速探测器，为了保证10^-6的测量精度，腔长的失调量应控制在±1mm之间。在光路调节中采用具有对数变换功能的示波器和动态范围较大的探测器，可以提高测量精度。     

原油含水率测量的光学计量仪

油井含水率是油田开发过程中的一个重要指标。光纤传感器具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、实时、高效、准确等优点,将其应用于石油测井,有利于提高勘探效率。介绍测井应用中原油含水率计量仪的结构,分析了光纤传感器对混合液体含水率测量的基本原理。激光在弯曲光纤中的传输效率随外界混合介质折射率的变化而改变,根据光纤输出光功率的大小可以测量外界混合介质的组成成分。通过数值模拟,给出了光纤传感器中光束强度随混合液体含水率的变化现象,计算得到混合液体中含水率测量结果。结果表明,光纤传感器计量仪能实现0%～100%含水量的连续测量。最后基于数值模拟结果讨论了系统设计中的注意事项。     

激光导星共孔径发射接收的偏振分光效率研究

在地平式折轴望远镜上开展自适应光学瑞利激光导星实验,研究了信标光束同孔径发射和接收偏振分光技术。基于镜面膜层复振幅反射特性,采用琼斯矩阵描述方法,建立了偏振分光物理模型,研究了共孔径发射和接收偏振耦合分光的效率问题,并与实验结果进行了比较。结果表明,由于镜面膜层对s光和p光的相位延迟差异,系统偏振分光效率随着望远镜的方位角旋转会发生周期性的变化,同时也受望远镜天顶角变化的影响。在研究光路反射镜相位延迟对往返分光效率影响规律的基础上,提出了提高地平式折轴望远镜激光导星共孔径发射和接收偏振分光效率,消除受望远镜方位角和天顶角变化影响的技术途径。     

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。     

激光塑造大气透镜技术分析

激光塑造大气透镜（laser developed atmospheric lens,LDAL）是一种先进的太空监视概念,即利用高能激光在大气层形成类似于透镜的结构,实现敌方目标的有效监视。介绍这种概念的应用需求,详细分析了“激光塑造大气透镜”的产生机制和系统结构,深入讨论了其面临的技术挑战,包括大气透镜的形成效应、塑造方式、所需激光功率、机载电力、目标监视时间等,并对相关信息进行了分析。分析结果标明:激光塑造大气透镜是一项颠覆性的新兴技术,可能会改变未来的战场感知态势,在实现上需要高功率激光器的小型化、巨大的机载电力、高速摄影、自适应光学以及高精度成像等技术的综合支持。     

美国高能激光定标放大计划进展分析

高能激光器性能直接决定了激光定向能的毁伤能力和打击射程,为此美国相继启动多项计划,以研制出高功率、高效、紧凑、轻量化,用于战场的坚固型激光器。2019年,启动了激光器定标放大计划（high energy laser scaling initiative,HELSI）,制定出最新的国家级激光放大路线图。首先介绍美国HELSI计划的启动背景、研究内容和实施阶段,其次分析HELSI计划第一阶段300 kW的研究进展,最后评述HELSI计划进展的后续影响。综合分析可知,目前洛·马公司的光谱合成光纤激光器技术在第一阶段率先胜出,不仅获得陆军300 kW作战光源的订单,而且还首先获得HELSI计划第二阶段500 kW的研制合同;HELSI计划的进展,使导弹防御局（missile defense agency,MDA）重新重视用于拦截助推段弹道导弹的定向能武器;HELSI计划支持了4种技术路线进行竞争发展,不过未来何种技术路线会最终胜出并部署在战场上,还需要加强先期论证,突破“技术迷雾”。     

角锥棱镜激光谐振腔的基本特性

 分析了角锥棱镜对光束的相位变换作用，带二面角误差的角锥棱镜可等效于6块光楔的组合，其楔角的大小和方向由二面角误差决定。对在腔内往返传输的光线在镜面上的位置进行了分析，结果表明：3个二面角误差相同且不为零的角锥棱镜构成的谐振腔为约束非稳腔。用Fox-Li迭代法数值模拟得到了不同棱镜二面角误差情况下的谐振模式。模拟结果表明：圆形镜腔情况下基本振荡模式接近于TEM₀₃模的拉盖尔高斯光束；当3个二面角误差不相同时，模式中各个区域的强度分布不对称。采用3个二面角误差基本接近且绝对值较小的棱镜可以提高光束质量。     

高能激光功率能量测量中的定标方法

高能激光功率、能量极高，这对其测量造成极大的困难，如何准确、有效的对其定标具有很重要的意义。文中分别从能量定标、功率定标两个方面作了详细的分析，并得到了功率、能量设计中应注意的几个重要问题。     

光学系统辅助装调技术研究

光学系统装调技术是高功率激光工程中的关键支撑技术之一。对光学系统装调中影响系统光束质量的误差来源进行了分析,并根据像差的装调方式进行了分类。对这两类像差的辅助装调方式进行了比较和仿真模拟。针对第一类像差,在装调模型中代入失调系统检测得到干涉图,利用计算机辅助装调模型计算出失调量的大小和方向,确定出系统的装调方案。仿真结果显示,对系统调整工作有较好指导作用。针对第二类像差,利用元件加工面形之间波像差的互补性,优化调整光学元件的装校姿态。仿真结果显示,系统的光束质量口由预期的4．916优化为1．187,提高了多元件光学系统的光束质量。