航空平台气动光学效应对激光通信光束影响

针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题,研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下,气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场,计算得到流场的密度变化分布,并根据密度数据建立折射率场,采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹,计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大,流场密度的变化更为剧烈,光程差逐渐增大,斯特列尔比降低;在飞行速度相同的情况下,随着海拔的增加,流场密度波动减小,光程差减小,斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。     

基于流动控制的超声速混合层气动光学效应校正方法研究

利用大涡模拟方法对受周期性控制的超声速混合层进行数值模拟,揭示出受控涡结构的特性;使用光线追踪方法计算光束穿越受控混合层流场产生的气动光学波前畸变。通过对受控涡结构特性的分析,提出了一种气动光学效应校正方法,并以不同控制周期下的超声速混合层为例,对设计的校正方法进行检验。结果表明:对于受周期性控制的超声速混合层,按照校正方法获取的波前补偿信号能够使气动光学波前畸变的幅值降低50%以上;指出混合层流场中涡结构的规整程度是影响畸变波前校正效果的关键因素。     

超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究

当光线穿过超声速湍流边界层时受到湍流密度脉动的影响,其传播方向和相位会发生变化,使得目标图像出现模糊、偏移和抖动等现象,给目标识别带来困难。利用基于背景导向纹影（Background Oriented Schlieren,BOS）原理开发的基于BOS的波前传感（BOS-based Wavefront Sensor,BOS-WS）技术获得了光波通过马赫数Ma=3.0的超声速湍流边界层后的波前。基于波动光学原理计算出相应的点扩散函数（Point Spread Function,PSF）分布以及退化图像,研究结果表明:测量得到的波前结果对应的PSF与理想平面波前对应的PSF相比,在峰值的大小、所在位置及形态上变化较大,PSF峰值出现衰减,PSF峰值位置出现较为明显的偏移,PSF形态出现多峰现象,湍流边界层内密度分布较强的空间随机性得到体现,经此PSF处理后的图像出现一定程度的退化。     

低速湍流中的气动光学效应实验研究

应用二维哈特曼(Hartmann)波前测量系统，对光束在二维低速热射流传输中的气动光学效应进行了测量。应用模式法，通过孔径斜率进行了波前重构，结果表明热射流使波前产生较强的随机畸变。同时通过对子孔径波前斜率的时间变化测量结果进行了相关函数计算，计算显示出互相关函数随空间相对位置表现出一定规律的变化，由此分析了热射流场中涡结构的运流速度、涡结构尺度等湍流中重要的特性。这些初步测量和分析结果表明通过哈特曼波前测量法既可研究光束在湍流场中引起的波前变化规律，同时还可以应用于湍流场流场参数的间接分析。     

基于光学传递函数的气动光学效应计算方法

利用带像差的光学传递函数理论建立模型,并对3种流场进行了模拟计算与对比分析,模型中把降晰效应按流体力学理论分为平均流和脉动流两部分分别计算。把计算结果与文献列举的实验结果进行比较,证明所建立的模型基本正确,可以为图像复原及气动光学实验分析提供理论依据。     

分界面厚度方法在气动光学波前失真仿真中的研究

将气动光学波前失真与流体力学特性联系起来,通过分界面厚度研究湍流流场物理结构和气动光学波前失真的关系.利用导弹绕流流场的计算流体力学数据,采用高折射率梯度分界面代替完整折射率场模拟流场的光学效应.将其结果和光直接传播通过原始流场所计算出的光程差比较,发现仅利用50%的折射率高梯度模拟的流场计算出的光程差与原始流场计算出的光程差具有很好的一致性.实验结果表明:高梯度分界面能较好模拟大尺度气动光学效应.折射率分界面方法对于气动光学失真的预测与校正具有一定的指导意义,也可用于控制高速流场,抑制气动光学失真的研究.     

利用光学系统优化抑制气动光学激波效应

在大气中超音速飞行的物体的光学头罩与大气之间发生剧烈的相互作用,对光的传输造成影响,这种影响叫做气动光学效应。激波效应是物体与大气相互作用之后最先形成的气动光学效应,激波会使光学系统产生离焦,光学传递函数产生畸变,进而图像质量下降。本文利用采取对称波前编码技术搭建的全焦距信息光学成像系统对目标进行成像仿真,将光学系统传递函数进行优化,一定程度上实现了抑制激波效应对图像带来的影响,并对其进行了简要分析与讨论。     

气动光学传输效应对星图影响的仿真研究

以星光导航在高超飞行器中的应用研究为背景,介绍了高超飞行器周围流场数值模拟方法;将湍流流场分为平均流场和脉动流场两部分,假定星敏感器开窗位置在机身圆筒部位,将恒星视作"点目标",应用几何光学法、物理光学法和统计光学法计算星光在飞行器周围流场中的气动光学传输效应;定性地描述了像模糊、像偏移和像抖动对星图的影响,通过仿真比较了不同波长、不同入射角下湍流流场对星敏感器成像的影响。     

基于涡结构的气动光学传输效应研究

湍流是具有多尺度特征的一种涡结构运动,而且大尺度涡结构是造成气动光学传输效应的主要原因.提出基于折射率场分别对不同尺度的涡结构进行光学传输特性建模.把湍流密度场转换为的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进行多小波分解,计算每次分解的小波基系数的熵值,利用阈值判定低熵的为大尺度涡,高熵的为小尺度涡;再利用光线追迹法建立大尺度涡结构的光学传输模型,利用统计光学法建立小尺度涡结构的传输模型,最后得到综合的光学传输模型.该方法是根据湍流的物理结构进行建模,不仅能提高计算效率和计算精度,而且具有较高的工程实用价值.     

气动光学效应光电校正方法研究

采用红外成像寻的精确制导体制的高速飞行器在大气中以高超音速飞行时。头罩周围的高温激波流场将产生气动光学效应,这种效应严重影响了导引头对目标的探测、识别与跟踪,必须对此采取措施进行校正。文中介绍了气动光学效应的光电校正方法,包括基于波前检测与基于像清晰化校正以及高频微型光电子校正等自适应光学校正、图像帧频与帧积分时间自适应变化校正和光学与图像处理综合校正等方法,并对各种方法进行了比较分析。     

单脉冲激光减小超声速飞行器波阻的实验研究

利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,分析了激光减小超声速飞行器波阻的机理,以实验手段验证了激光等离子体可以减小超声速飞行器波阻,为研究高重复频率激光减阻提供了实验测试方案。     

266nm纳秒固体激光在CH薄膜上打孔的工艺实验研究

为了研究266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔的工艺规律和材料去除机理, 采用单因素控制变量的方法, 进行了单脉冲和多脉冲打孔的实验研究, 分析了266nm纳秒固体激光对CH膜材料的去除机理; 取得了激光脉冲能量、脉冲数量对孔径和孔深影响规律的数据。结果表明, 单脉冲打孔条件下, 当激光脉冲能量为0.014mJ时, 微孔直径和深度最小, 当激光脉冲能量为0.326mJ时, 微孔直径和深度最大, 孔径和孔深随着激光脉冲能量的增大而增大; 多脉冲打孔条件下, 当激光脉冲能量较低时, 激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为0.56μm/pulse, 当激光脉冲能量较高时, 激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为1μm/pulse, 孔径和孔深随着激光脉冲数量的增加而增大; 266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔时的微孔形状规则, 大小均匀, 微孔周围无残渣、碎屑等抛出物, 边缘无热影响区, 可推断其材料去除机理主要为"光化学蚀除"。该研究对266nm纳秒固体激光加工CH膜的应用具有一定的参考意义。     

Experimental investigation of the influence of laser intensity on the quality of Einstein-Podolsky-Rosen entangled photons

Using spontaneous parametric down conversion, polarization post selection and coincidence counting technique, the polarization Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) entangled states are prepared. Experimental studies on the efficiency, contrast and fidelity with different pump laser intensities are performed systematically. The results show that the pump laser intensity distinctly influences the quality of entangled photons, especially the contrast and the fidelity. On the other hand, the pump efficiency of entangled photons is almost invariable, namely the entangled source brightness increases linearly with the increase of pump laser power.     

激光工作参数对铜蒸气激光器振荡—放大链最佳延时影响的实验研究

本文研究了氖气压、输入电压、管壁温度和放电管气氛对铜蒸气激光器振荡—放大链最佳延时的影响。结果表明,激光工作参数对黄光影响较大。当激光工作参数改变时,最佳延时相对于最大放大区(10ns)有较大的变化。     

光纤双折射对光纤环保偏能力影响的实验研究

为了研究光纤双折射对陀螺光纤环保偏能力的影响,选用三种不同型号的光纤采用相同的绕制方法制作相同规格的光纤环.采用白光干涉仪测试光纤环的偏振耦合分布,并利用光纤环两端尾纤与白光干涉仪尾纤的熔点引起的偏振耦合干涉峰计算绕环光纤的双折射.通过不同光纤环测试结果的比较,分析绕环光纤双折射对光纤环保偏能力的影响.测试结果表明,三...     

环境压强对激光空泡声波特性影响的实验研究

环境压强是影响空泡脉动的一个重要因素.为了研究环境压强对激光空泡声波特性的影响,采用理想液体中单空泡运动的理论模型,对不同环境压强下液体中空泡运动过程进行了数值模拟,并通过充气泵精确调节高压水箱内的气压,采用高速照相机、高频测量水听器,得到了在不同压强条件下,空泡脉动特性的序列图像和声谱图,根据实验数据研究了不同环境压强下液体中激光诱导产生的空泡脉动规律与声波特性.结果表明:环境压强的改变影响了空泡生存周期和脉动的剧烈程度,但对声波的强度和声谱分布没有影响.辐射的频率集中在0~50 kHz 范围内,所辐射的声波能量主要集中在0~20 kHz 频段范围,并在2 kHz 与8 kHz 有两个明显的频率峰值.     

Experimental investigation on nonlinearities of PIN photodiodes

In this report, we experimentally investigate nonlinearity of PIN photodiode as a function of incident light power with different bias. It is found that the nonlinearity can be related with effective resistance of this device itself. According to ambipolar diffusion model, the resistance is divided into two parts, i.e. intrinsic region resistance and series resistance originating from non-Ohmic contact. Forward Current (I_f)-Voltage(V_f) plots indicate that fabrication of high-quality Ohmic contact is necessary to improve linear performance for PIN photodiodes.     

Experimental and numerical investigation into the influence ofprinted circuit board construction on component operating temperature innatural convection

The steady state thermal performance of an isolated SO-8 package is experimentally characterized on five thermal test printed circuit boards (PCBs) and the results compared against corresponding numerical predictions. The study includes the low and high conductivity JEDEC standard, FR4 test PCBs and typical application boards. With each PCB displaying a different internal structure and effective thermal conductivity, this study highlights the sensitivity of component operating temperature to the PCB, provides benchmark data for validating PCB numerical modeling methodologies, and helps one assess the applicability of standard junction-to-ambient thermal resistance (&thetas;_JA) data for design purposes on nonstandard PCBs. Measurements of junction temperature and component-PCB surface temperature distributions were used to identify the most appropriate modeling methodology for both the component and the PCB. Based on these results, a new PCB modeling methodology is proposed that conserves the need for modeling detail without compromising prediction accuracy     

康普顿型自由电子激光器的实验研究

这里介绍我国第一台康普顿型自由电子激光器的实验研究情况。这是一台以30 MeV直线加速器为基础,配置上电子束输运系统、常周期磁摆动器(Undulator)和光学系统构成的器件。辐射输出波长在9～11μm。1986年11月,在这台器件上获得了平均功率1.4W的10μm辐射输出。下面我们介绍一下康普顿型自由电子激光器的实验装置,如