飞秒激光在光电对抗中的应用

飞秒激光因其独特的大气传播性质,在光电对抗领域引起了广泛关注。高峰值功率的飞秒激光在大气中传输将产生飞秒光丝现象、大气击穿等离子体以及超连续白光等物理现象。依据这些特殊的物理现象,在光电对抗领域国内外提出了一系列应用设想,包括飞秒等离子体干扰探测器、白光干扰探测器、飞秒激光损伤探测器和光学元件,以及高重频飞秒激光波段内干扰等等。本文主要讨论飞秒激光的大气性质以及飞秒激光与物质相互作用的机理,并讨论飞秒激光在光电对抗领域中具体应用的可行性与前景。     

应用Collins公式和像差的Zernike展开分析激光光束在实际光学系统传输特性

在Collins公式基础上,将像差项用Zernike多项式展开后加入衍射积分,获取实际激光光束通过光学系统后的光强分布.对相关理论进行仿真,验证了理论的正确性.同时针对实际激光聚焦光学系统,从统计规律角度分析了系统公差引入对Gaussian光束聚焦光斑带来的影响.计算结果表明聚焦光斑总体随波像差RMS值增大而增大,不同像差分布形式对聚焦光斑特性影响较大.未分配系统公差时,激光聚焦光斑半径为1.520 mm;引入系统公差后,聚焦光斑半径有90%概率小于2.085 mm,平均值为1.700 mm,偏差为0.238 mm.     

连续激光对钢壳体热力损伤效应分析

为了开展典型材料结构的抗激光防护与加固,需要对各类材料结构进行激光辐照效应研究.本文通过仿真结合实验的方法对到靶功率1.5～2.8 kW、光斑直径10～20 mm连续激光对厚度7～15 mm圆柱形壳体的热力损伤效应进行研究,明确了不同加载条件下的损伤现象与机理.基于相似理论建立强激光辐照下壳体的热力响应模型,通过实验得...     

航母中线电视监视系统的设计

研究设计了航母中线电视监视系统。依据照度、对比度及分辨率要求提出了一套基于电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的光电成像系统。分析了航母中线电视监视系统的舰载稳定平台的精度要求,并探讨了该系统可采用的图像处理算法。分析表明：采用主流的AndorIxonEMCCD并配合口径为40mm的光学系统可满足照度、对比度和分辨率的要求;采用Petzval形式初步设计的F／2光学系统,其光学传递函数接近衍射极限;而现有舰载稳定平台技术可以满足指向稳定的需要。最后,分析了形心算法、边缘算子算法在获取着舰机位置和姿态角的应用。该系统具有全天候工作能力,适用于航空母舰的着舰引导。     

大功率激光对CCD探测器损伤研究

针对大功率激光辐照可见光成像探测器损伤机理,开展了1080nm波段大功率连续激光对CCD探测器损伤模型仿真与实验研究。首先,基于CCD典型结构及各层材料特性,建立了连续激光对CCD探测器热效应损伤模型,仿真模拟了CCD各层瞬态温度场和应力场,分析了连续激光损伤CCD多层结构的时间演化规律;其次,开展了连续激光对CCD探测器损伤实验,获取了CCD损伤阈值,并利用金相显微镜、扫描电镜对CCD探测器各层熔融情况进行了分析;最后,对模型仿真与损伤实验结果进行了对比,并分析了损伤阈值存在差异的原因。结果表明,1080nm连续激光辐照可见光CCD探测器400ms时的仿真损伤阈值为145×106W/cm2,实验损伤阈值213×106W/cm2,误差约为319。仿真与实验结果对探究大功率激光辐照CCD探测器损伤机理、评估干扰效果具有一定的参考意义。     

激光波长合束精度研究

对双光束波长合束精度进行了研究。用镀有特制光学薄膜的滤光片对波长为532和515 nm的两束激光进行合束,并对合束精度进行检测。基于此系统,建立了对应理论模型,并对合束及检测的误差来源和大小进行全面分析。两光束指向稳定性均为50 μrad时,合束精度理论值为14.69″,指向稳定性所占比例为99.26%,系统对质心定位等不稳定因素（误差变化< 3倍）抗性极好,精度变化< 2.4‰;指向稳定性提高到23.51 μrad时,合束精度理论值为7.09″,指向稳定性所占比例为96.77%,系统仍有较高抗干扰能力,精度变化< 1%。分析表明,影响近场小功率合束精度的因素有激光指向稳定性、机械调节和质心定位误差,其中激光指向稳定性是主要因素。通过调节各因素的比例,可对合束的抗干扰能力进行控制。