湍流大气中斜程传输光场的相位特性

运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波前相位分布的影响。研究结果表明:激光束在湍流大气斜程传输后,其波前相位会发生明显畸变,且空间高频相位较低频相位所占比例明显增加;通过湍流后的波前相位与传输距离及天顶角密切相关,传输距离越长,天顶角越大,相位畸变程度越大,高频相位所占比例越多。     

湍流大气中斜程传输光场的相位特性

运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波前相位分布的影响。研究结果表明：激光束在湍流大气斜程传输后,其波前相位会发生明显畸变,且空间高频相位较低频相位所占比例明显增加;通过湍流后的波前相位与传输距离及天顶角密切相关,传输距离越长,天顶角越大,相位畸变程度越大,高频相位所占比例越多。     

高功率激光装置中局部波前畸变的非线性传输

 根据高功率激光装置中强激光束传输的特点,建立了描述光束通过光学元件时引入的局部波前畸变模型,并利用纹波传输的线性化处理方法,研究了带有局部波前畸变的高强度光束的传输规律。以一个连续的非增益激光介质为例,用该模型进行数值模拟,给出了不同空间尺度的局部波前畸变的频谱分布、不同空间频率的纹波引起的振幅非线性增长曲线、不同B积分的非线性增益随光束传输距离的变化曲线,光束振幅非线性增益达到最大时光束的传输距离和标准传输距离不同时由局部波前畸变引入的振幅分布。研究表明为了防止光学元件损坏,应避免光学元件表面出现半径为0.5~2.0 mm的局部瑕疵。     

利用受激布里渊散射效应补偿激光大气传输过程中的畸变

提出了利用受激布里渊散射的阈值效应主动在非配合,扩展目标上实现小面积信标的方法,在不同的大气扰动条件（Cn^2=10^-16--10^-12)下,对激光的远距离（10km)补偿传输过程进行了模拟计算,获得了到达目标上的相位共轭光的光强分布。分别在不同的实验环境进行了激光补偿传输实验,其中激光补偿传输距离最远达到250m。实验结果证实了利用受激布里渊散射实现激光大气传输补偿的有效性,证明利用阈值效应在目标上主动获得小面积信标的方法是可行的。     

驻区效应对激光大气传输的影响

对聚焦、转动束的驻区效应作了理论分析,并用激光大气传输四维程序作了校算。理论分析与程序计算结果均表明：在许多情况下,驻区效应的影响并不严重, 原因是驻区长度上的激光束热畸变数不大,热畸变扩束半径小于衍射扩束半径。     

驻区效应对激光大气传输的影响

 对聚焦、转动束的驻区效应作了理论分析，并用激光大气传输四维程序作了校算。理论分析与程序计算结果均表明：在许多情况下，驻区效应的影响并不严重， 原因是驻区长度上的激光束热畸变数不大，热畸变扩束半径小于衍射扩束半径。     

激光束辐照下金属材料表面合金化过程中的热传输问题

本文采用积分变换法求解了在激光束辐照下涂层和基体材料中的热传导方程,并在一定的近似条件下,给出了温度场的三维、瞬时分布。以Cr—ZG45钢系统为例,进行了数值分析。     

完美涡旋光束在大气湍流中的斜程传输特性

完美涡旋（POV）光束具有光束半径与拓扑荷数无关的特点,与其他涡旋光束相比具有更加稳定的空间强度分布特性。利用多相位屏法和傅里叶变换法,分析了POV光束在大气湍流中的斜程传输特性。采用光束漂移和孔径平均闪烁指数作为大气湍流影响光束质量的评价参数,对比了POV光束与高斯涡旋光束在相同传输条件下的光束质量。结果表明：相比于高斯涡旋光束,POV光束的光束稳定性更好。当拓扑荷数增大或天顶角减小时,POV光束抵抗大气湍流的能力增强。在不改变POV光束拓扑荷数的前提下增大其光束半径,也能提高POV光束对大气湍流的抵抗能力。     

高斯波束在湍流大气斜程传输中的闪烁问题研究

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU-R湍流大气结构常数模型,将水平传输的修正里托夫方法推广到了斜程传输问题中。导出了高斯波束入射时,在零内尺度湍流谱模型及考虑湍流内尺度效应和外尺度效应条件下,从弱起伏湍流区到强起伏湍流区闪烁指数随斜程里托夫方差变化的计算公式。讨论了不同传播高度、不同湍流内、外尺度对高斯波束斜程传输闪烁指数的影响。最后将有关数值计算结果与实验测量结果进行了比较和验证。     

连续波DF高功率激光引起的光学元件热畸变和损伤

分析了四分之一波长膜堆和金属介质增强激光反射膜的吸收,计算和测量了连续波高功率激光辐照下光学元件的热变形。对理论计算和实测结果进行了比较。     

单脉冲高功率激光热晕效应的实验研究

本文报告了实验室条件下热透镜产生及在有风和无风影响下热透镜消失的定量时间特征,激光束在经过吸收介质后,远场传输发散特征以及均匀和非均匀吸收热透镜引起光束畸变差异的实验研究。     

激光大气传输中热晕的数值模拟

采用快速傅里叶变换,研究了激光在大气传输中的热晕现象。得出了一定条件下,热晕随激光输入功率和传播距离的稳态变化规律,并计算了激光在大气中传输10km时发生热晕的功率阈值。在瞬态情况下,研究了有风和无风热晕现象。     

强激光大气传输中晕及其补偿

文章给出用4-D程序计算热晕问题的数值结果,用包括信标光在内的4-D程序对相位补偿和场补偿进行了数值模拟,结果表明,单纯的相位补偿是不稳定的(PCI),场补偿是完全有效的。     

聚焦强激光束大气传输的数值模拟

 用非自适应坐标变换技术求解聚焦强激光束大气传输的热晕问题，实践表明对提高计算精度和速度十分有效，但在焦平面附近的计算，由于热晕的散焦作用，原有技术有一定困难。通过提出一种改进的非自适应坐标变换技术，克服了原有变换的缺陷，有效提高了计算精度和速度，并减少了计算机内存的占用。     

长脉冲强激光整束热晕实验研究

研究脉冲时间1.8ms,输出能量约200J,光束发散角2mrad的自由振荡钕玻璃光束,经2m焦距透镜聚焦后穿过充有0～0.6MPa氨的热晕池(热晕池长1m)产十的整束热晕效应。用CCD系统测量激光束腰直径的时间积分值随氨气压的变化曲线及束腰光强空间分布图象,用数字显示式能量计测量热晕吸收系数,用硅光二极管—数字采集,分析仪—Roland绘图仪—计算机处理系统,测量激光中心光强随时间的变化曲线。用KDP倍频—高速分幅相机系统记录激光场强分布随时间的畸变。并用解析理论计算值与实验结果进行了分析比较。     

大气湍流对激光束传输的影响讨论

分析大气湍流对光束的传播所产生的几个效应，给出激光束在大气湍流中传输的反射回波光强概率密度函数。     

大气热晕效应引起的激光焦移的计算与分析

采用薄透镜组合的半解析近似方法,研究了大气中的热晕效应对激光聚焦的影响.用该计算方法得出结论:大气热晕效应对高功率激光聚集光束传输的影响与其初始功率、发射口径、传输路径及大气吸收系数有关.在吸收系数随距离增加而减少的光程上(如上行传输),热晕将导致焦点向远离发射点方向移动,而在吸收系数随传输距离增加而增加的光程上(如下行传输),热晕将导致焦点向靠近发射点方向移动.     

高能激光大气传输非线性问题的数值计算

对高能激光大气传输非线性问题的数值模拟进行了计算方法的研究。用快速富里叶变换法和分量分离法进行了理论分析和数值对比计算,两种方法都达到二阶精度,分量分离法计算稳定性比较好,运算速度快。     

热晕瞬态效应的数值模拟

根据瞬态四维（４Ｄ）热晕程序，研究了激光大气传输中热晕瞬变效应及如何过渡到等压近似下的热晕状态，并与等压近似下４Ｄ热晕程序计算结果作了对比，在大约四倍流体力学时间，瞬态４Ｄ热晕程序计算结果逼近等压近似下的结果；另外，还作了相位补偿计算，对光强每平方厘米几千瓦的情况，在理想的自适应光学系统动力学条件下，瞬变阶段的热畸变能相当有效地实时补偿。