固体发烟剂烟雾几种波段透过率测试

为了获得固体发烟剂烟雾对几种光学波段的衰减数据,针对发烟剂的特定成分,采用烟箱法对其产生的烟雾在可见光0.4 μm~1 μm宽波段、1.06 μm激光波段、10.6 μm激光波段和远红外8 μm~14 μm波段进行透过率测试,获取3种干扰剂烟雾对不同波段的质量消光系数,得到4种波段在不同浓度不同干扰剂下的3组透过率曲线。测试结果表明:在4.8 m烟道上、发烟弹烟雾浓度<1.094 7 g/m3的条件下,10.6 μm激光透过率较1.06 μm激光高出一倍;红外热像仪的功用远优于硅CCD相机。     

导弹尾烟对多波长激光传输影响研究

为研究1.06 μm、3.5 μm、10.6 μm三波长激光所受导弹推进剂尾烟干扰的差异程度,建立开放式烟道测试系统。在烟道头部放置装填有典型导弹推进剂的缩比发动机,点燃推进剂使之喷射并形成烟柱,在烟道尾部烟柱直径方向设置激光发射和接收装置,用以获取3波长的透过率。试验数据分析表明,烟雾对激光的衰减与烟雾粒子半径有关,在400 m烟道长度环境中, 10.6 μm激光透过率最高可达1.06 μm激光的104倍。该结果有益于激光制导武器的改进和升级。     

烟雾激光透过率测试系统关键技术研究

为准确评估0.808μm、1.06μm、10.6μm激光对于推进剂包覆层烟雾的透过率,研制了激光烟雾透过率测试系统。国内首创10.6μm CO2激光器烟雾透过率测试系统,方案新颖,测试结果准确。经现场测试,该系统的精度、稳定度等指标均达到了设计要求。     

碳纳米管对信息激光的消光系数测试研究

消光系数是表示烟幕干扰材料消光性能的重要参数,研究测试了三种不同尺寸的碳纳米管对1.06μm激光的消光系数。利用室内大型烟箱,根据Lambert-Beer定律,通过测量激光透过率和烟幕质量浓度,得到了不同时刻的碳纳米管烟幕对激光的消光系数。结果表明消光系数是一个变量,随碳纳米管材料的时空变化而变化。三种尺寸的碳纳米管对1.06μm激光的平均消光系数分别为1.3568 m2/g、1.3008 m2/g和1.6408m2/g,表明碳纳米管对信息激光具有显著的消光效果。     

激光在不同类型气溶胶中传输特性研究

激光在大气中的传输衰减特性是激光工程应用中需要考虑的一个重要问题.本文针对常用的1.06 μm和10.6μm激光,基于Mie散射理论计算了气溶胶粒子的单次散射参量;对于激光在气溶胶中多次散射传输衰减,建立了蒙特卡罗模拟计算模型,利用Matlab语言编制了相应的计算程序,计算分析了两种波长的激光分别在沙尘性、水溶性、海洋性和煤烟性四种不同类型气溶胶中透过率与传播距离、能见度的关系,并将蒙特卡罗方法和单次散射的计算结果进行了比较.结果表明,当能见度较低、气溶胶粒子反照率较高时,单次散射计算存在很大的误差,用蒙特卡罗方法更能揭示多重散射现象;煤烟性气溶胶对1.06 μm激光的传输衰减影响最大,沙尘性气溶胶对10.6 μm激光的传输衰减影响最大.     

透0.45 μm～1.6 μm反8 μm～12 μm宽光谱分色滤光片的制备

光谱分色滤光片对成像光谱技术至关重要,是实现光电仪器体积小、质量轻的一个重要器件.根据金属膜具有高反射率的特点和可以进行诱增透的原理,介绍了透0.45 μm～1.6 μm反8 μm～12 μm光谱分色滤光片的膜料选择和膜系设计,并应用JGP560A2型磁控溅射镀膜机制备出了光谱性能和理化性能较好的宽光谱分色滤光片,其光谱性能达到0.45 μm～1.6 μm波段范围内,平均透过率大于80%;8 μm～12 μm波段范围内,平均反射率大于91%.     

激光对于烟雾的穿透特性分析

根据Mie理论、Lambert-Beer定律和经典扩散方程建立了激光通过动态烟雾的透过率的理论模型。分别计算了波长为0.808μm,1.064μm,1.5μm和10.6μm的激光通过动态烟雾的透过率。比较了1.064μm和0.808μm的激光透过率的理论计算值与实验值。结果证明,理论模型能较好的符合实验结论。     

基于泵浦探针法研究VO_2薄膜多波段红外激光相变特性

用泵浦探针法实验研究了红外激光辐照二氧化钒薄膜的相变特性.首先利用氧源-分子束外延法制备了薄膜厚度分别为20nm、40nm、60nm的三组VO_2单晶外延薄膜,并且以10.6μm的CO_2连续激光作为泵浦光,分别以1 064nm和3 459nm的纳秒脉冲激光作为探针光,对这三组薄膜分别进行了辐照实验.实验发现三组薄膜相变后对1 064nm探针光的透过率降低量平均值分别为5.26%、6.2%、8.92%,反射率降低量分别为3.09%、6.56%、4.93%;对3 459nm探针光透过率降低量平均值分别为28.4%、47.78%、55.13%,反射率升高量平均值分别为6.65%、17.87%、7.49%.结果表明:利用分子束外延法制备的纳米级VO_2薄膜相变前后对入射激光为镜面反射;薄膜对3 459nm探针光的相变特性比对1 064nm探针光相变特性显著;薄膜厚度的增加会降低相变前透过率,但是对相变后透过率降低更为明显;薄膜对10.6μm CO_2连续激光相变前后始终保持几乎不透.研究结果可为薄膜的应用提供参考.     

基于ARM9的激光烟雾透过率测量系统

分析了烟雾透过率的测量方法，并根据此方法提出了基于ARM9的激光烟雾透过率远程测量系统的原理及结构，详细介绍了系统硬件和软件设计。经实验检测，该系统可实时显示激光通过烟箱前后的光强对应的电压曲线，经少量计算即可得到烟雾透过率，满足工作人员在浏览器端远程控制系统运行及测量烟雾透过率。     

用于激光定向红外对抗的光学系统设计

依据机载光电武器小型化、轻量化的发展需求,设计了一套激光红外共光路光学系统.其中红外系统波段为3 μm～5 μm, F数为2,采用中波640×512 pixel的面阵探测器, 像元尺寸为15 μm× 15 μm,激光发射与红外光路共用望远系统,光学系统利用立方棱镜实现方位 360°和俯仰0°～90°范围的扫描,采用共光...     

Layering laser-assisted sintering of functional graded porous PZT ceramoplasts

Within the scope of the present study, the three-dimensional (3D) samples from poly(vinylidene fluoride) plus lead zirconate titanate (PVDF+PZT) and silica+PZT powdered compositions were successfully prepared by the selective laser sintering (SLS) process. The optimal regimes for the layer-by-layer fabrication of 3D samples were determined both for wavelengths of 10.6 and 1.06 μm. The sample structure and element composition were characterized by the use of the scanning electronic microscope in combination with the energy dispersive X-ray spectrometry (EDX) analysis. It was shown that after the SLS process, the initial perovskite phase did not undergo any significant structural changes. The results of characterization tests testified to the decease of the sample density and opened porosity by the 2–5 times as compared to the solid PZT that seems to be useful for acoustic applications. A comparative estimate of the PVDF destruction process was fulfilled for the laser wavelength of 10.6 and 1.06 μm, by using infrared spectroscopy, photo calorimetrical and chromatography measurements, sol-gel and viscosity analysis. It was found that the structuring velocity had diametrically opposite behavior for these wavelengths: it grows with the laser power increase for λ = 10.6 μm and, vice versa, it falls for λ = 1.06 μm.     

激光在准球形边界卷云中传输的衰减和透过特性

高空卷云主要由各种不同形状的冰晶粒子组成,是地空链路上激光信号传输的重要影响因素。依据高空卷云中冰晶粒子的分布特征和散射特性,采用C版本的离散纵标法（CDISORT）,充分考虑地球球形曲率及云层冰晶粒子多次散射影响因素,研究准球形边界云层的激光透过率和衰减特性,并比较了太阳天顶角不同时平面平行模式和准球面模式下卷云大气激光透过率的差异,数值计算了三种激光波长（0.65,1.06和3.8 μm）在卷云中传输时的衰减和透过特性。计算结果表明：较小太阳天顶角（小于80°）入射时,两种模式下卷云大气激光透过率相对误差很小,其中0.65 μm激光波长入射时两种模式下的相对误差仅为1.72%,较大太阳天顶角（大于80°）入射时,两种模式下卷云大气激光透过率相对误差明显增大,0.65 μm激光波长入射时两种模式下的相对误差最大达到69%;卷云粒子单次散射时,激光在云层的衰减与卷云粒子有效半径、传输距离、光学厚度及激光波长等因素有关,随光学厚度的增加,云层的激光透过率减少,1.06 μm激光波长入射时透过率最大,3.8 μm激光波长入射时透过率最小;0.65和1.06 μm激光波长入射时,随云层粒子有效半径的增加激光透过率逐渐增加,而3.8 μm波长激光,随云层粒子有效半径的增加激光透过率逐渐减少,随相对方位角的增加,云层的激光透过率减少,且不同卷云传输模型对激光透过率也存在不同的影响。该研究工作将为开展地空链路星载、机载激光通信、激光雷达探测等工程系统中的激光信号云层传输特性的应用提供理论支持,同时也可进一步拓展为地空链路激光遥感、制导和预警等应用提供预先理论研究基础。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准Φ118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%,15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

Pulsed infrared radiation transmission through chalcogenide glass fibers

Two different kinds of chalcogenide glass IR fibers were evaluated relative to transmission of pulsed IR radiation produced by several laser sources in the wavelength range from 1 to 10 μm. Fibers composed either from As-Se-Te or from As₂S₃ glass, of 250, 500, 750 and 1000 μm and 250, 750 and 1000 μm core diameters were studied, respectively. Attenuation measurements were obtained as a function of the laser energy input and as a function of curvature, wherever this was possible. The output beam quality was also studied using a beam profiler. The lasers used were a Q-switched Nd:YAG laser, emitting at 1.06 μm, a free-running or Q-switched Er:YAG laser emitting at 2.94 μm and a tunable pulsed CO₂ laser emitting in the range of 9.3-10.6 μm. The fibers exhibited better behavior when tested with the Er:YAG laser and they were found fragile in pulsed radiation from the Nd:YAG and the CO₂ laser. The output beam profiles generally showed a central multi-spiking energy distribution.     

激光法红外热像镜组中心偏测量与调校研究

论述了多镜片成像光学镜组中心偏的理论表征 ,以及自准反射旋转法测量中心偏的原理。设计了用于红外光学镜组的中心偏检测系统。系统包括用于 8～ 14 μm红外光学系统中心偏测量的CO2 激光 ;可调焦望远镜 ;采用TGS热释电热像仪与计算机配合的数据读出及处理系统 ;径向跳动≤ 1μm ,轴向晃动≤ 1″的高精密基准轴工作台。系统测量中心偏精度为 :角度≤ 2″ ,线度≤ 0 .0 2mm。给出了中心偏数据处理程序。系统也可用于在线装校 ,更换光源 (用He Ne激光代替CO2 激光 )系统可用于 3～ 5 μm红外光学系统的测量。进一步改进并利用激光的相干特性 ,系统可实现中心偏测量精度≤ 1μm。