kW级全光纤激光器理论与实验研究
摘要：基于主振荡功率放大结构设计了kW级全光纤激光器，对激光器的功率分布及输出、弯曲选模以及冷却条件下增益光纤的热分布进行了数值模拟分析。搭建了所设计的全光纤激光器，在注入总泵浦功率1436W时，实验获得了1060W高功率连续激光输出，光光转换效率73．8％，光束质量因子小于1．6。初步分析了导致激光器实验输出与理论设计二者偏差的原因。基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟
摘要：为实现氧碘化学激光器（COIL）喷管流场大规模数值模拟，采用VICON程序中的基本方程与数值算法，应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片，以及多块结构网格拼接并行算法，发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性，并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例，加速比超过420。哈特曼测量大气相干长度研究
摘要：研究了利用哈特曼波前传感器测量大气相干长度的两种方法：一种是测量两个子孔径恒星光波到达角起伏方差的差分像运动法；另一种是测量恒星波前分布，通过波前分布的剩余方差推算得到大气相干长度。试验测量结果表明，两种方法得到的测量结果基本一致，得到了大气相干长度的可靠数据，两种方法得到了相互验证，实现了在应用哈特曼波前传感器测量大气波前分布时，同时得到当前的大气信息，对分析哈特曼波前传感器的测量结果有参考意义。多束高重复频率全光纤激光脉冲时间波形实时精密测量技术
摘要：提出了一种基于时分复用的多束高重复频率全光纤激光脉冲时间波形实时精密测量技术，针对分类成组的多束高重复频率全光纤激光系统不同测量功能需求，分别设计了1×8时分复用器、不同延时量的1×2时分复用器，实现了48路、144个1kHz光纤激光整形脉冲时间波形宽度、上升沿、面积等关键参数的精密测量，同时实现了多束高重复频率全光纤脉冲激光系统运行状态的实时监测。激光辐照超音速气流下TA15钛合金和LY12铝合金的热响应
摘要：利用超音速气流环境模拟装置，开展了自然对流和马赫数为3切向气流下，1064nm连续激光辐照TA15钛合金和LY12铝合金热响应实验研究，得到了材料在两种条件下的温升曲线及熔穿时间。结果表明：在激光辐照材料未使得其表面发生熔化前，气流对材料激光辐照过程中的冷却效应较为明显，在表面发生熔化时，熔化的液态物质在气流切向力剥蚀作用下被吹离材料表面，使得激光继续作用在材料上，熔化→剥离→熔化→剥离如此反复，可加速熔穿过程；此外，切向气流将影响钛合金这类热扩散系数较低材料的温度场分布，使得气流下游处的温度高于上游，而对铝合金这类热扩散系数较高的材料而言，影响不明显。极值温差红外图像的自适应双局部增强算法
摘要：针对目前红外焦平面成像系统在观察目标、特别是极值温差目标时，各温度段灰度描述不均匀和细节不够的问题，提出了一种自适应红外图像双局部增强算法。详细介绍了通过空间分布和灰度统计特性两个方向实现对极值温差图像自适应增强的方法，该方法首先从红外图像的空间分布特性出发，将图像切割成多个局部图像，然后再从直方图灰度分布出发，将局部图像的直方图进行聚类分段，并对分段直方图均衡增强，最后对生成的每个局部图像增强结果进行线性插值拼接完成增强算法。通过在红外焦平面系统中实验证明了极值温差自适应的红外图像双局部增强算法的可行性，并获得了很好的效果，成像质量有明显提高。高功率激光系统中近场滤波设计与理论模拟
摘要：基于经典耦合波理论，分析了透射型体Bragg光栅的衍射特性，建立了透射型体Bragg光栅的设计体系。采用带有调制的超高斯光束，对高功率激光系统的近场滤波进行了理论模拟，采用软化因子、近场调制度、近场对比度分析了输出光束的近场质量，采用功率谱密度函数分析了近场滤波对不同空间频率的滤除能力。研究结果表明，近场滤波对0．3～2．0mm-1的中、高频调制具有显著的滤除作用。激光驱动飞片的线面成像VISAR测速技术
摘要：以激光驱动飞片速度场诊断为例，展示线面同时成像任意反射面速度干涉仪（VISAR）技术在超高速碰撞研究中的应用前景。将传统VISAR改为成像干涉结构，用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹随时间的变化，实现靶面一条线上各点速度历程和多个时刻二维靶面上所有点速度相对分布的测量。所研制的线面同时成像VIsAR具有10μm的空间分辨和约15m／s的速度分辨能力。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场，直观给出飞片的演化发展过程。实验结果表明，线面同时成像VISAR技术可以为激光驱动飞片、超高速碰撞等领域的理论研究和数值模拟提供有效比对实验数据。大型激光装置精密同步系统总体技术研究
摘要：提出了一种用于大型激光装置的精密同步系统总体架构技术。该技术采用时钟及数据恢复、光级联技术成功地实现了多数量、多种类同步触发信号的有序组合，保证了同步触发信号的精度，获得的ps级精密同步触发信号的时间间隔抖动为：峰峰抖动小于100ps，均方根值小于10ps。相干合成子光束一致性检测研究
摘要：分析了激光相干合成装置及其光路调整要求，提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理，建立了剪切板干涉物理模型，以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例，数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹，得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系，用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5μrad时，可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化，发散角在大于10／μrad时，干涉条纹变化明显。此外，剪切干涉的白干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差，可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。高功率光纤啁啾脉冲放大光源中的B积分受限
摘要：基于金斯堡-朗道方程模型，针对100kHz光纤啁啾脉冲放大系统中的B积分受限问题进行了理论分析，包含群速色散、增益色散、平均功率饱和和能量饱和效应及自相位调制效应。给出了典型放大器构型下脉冲可压缩性随B积分的变化关系。得到了展宽脉冲宽度为1ns条件下，亚ps压缩脉冲对系统总的B积分限值约为40rad。对短间隔脉冲串放大特性和B积分进行了理论研究，验证了在单脉冲B积分受限不变的情况下可以实现总脉冲能量倍增。小型环形激光器中He-Ne气体放电辉光压制的光学方法
摘要：为解决小型环形激光器输出信号信噪比随腔长减小而下降的问题，研制了一种压制He-Ne气体放电辉光的滤光片。该滤光片的中心波长为632．8nm，入射角为45°，其基片是截止波长为550nm的短波截止红色玻璃，基片前表面镀有19层膜系结构为{HL2HLHLHLH2LHLHLHLH2LH}的窄带滤光片，后表面镀有4层非规整减反膜。使用离子溅射法和石英晶振膜厚监控方式制备了该滤光片，并对其进行了反向工程拟合，拟合的理论曲线与用Lambda950分光光度计正入射实测的透过率曲线较为吻合。将该滤光片胶合在环形激光器的输出镜后表面，其有用的激光信号幅值基本不变，而噪声幅值下降了约80％，表明该滤光片从光学上使输出信号的信噪比提高了5倍，降低了后续电路处理的负担及复杂度，为小型环形激光器的研制起到了一定的作用。化学氧碘激光器尾气主动冷却技术试验
摘要：使用主动冷却技术降低化学氧碘激光器（COIL）尾气的温度，是提高引射式压力恢复系统引射效率的一项关键技术。采用理论计算和数值模拟的方法，得出了满足技术指标要求的冷却器系统设计参数，并研制了一套以管翅式热交换器、液氮循环汽化提供制冷量的COIL尾气主动冷却试验装置。与激光器的对接试验结果表明，在COIL出光60s试验中，热交换器可以使尾气温度从590K降低到160K，出口截面温度不均匀度小于21K，经过热交换器的气流总压损失小于100Pa。飞秒激光诱导有机薄膜自组装微结构
摘要：通过改变辐照激光脉冲数、激光的平均功率、显微镜物镜倍数/数值孔径等研究微皇冠结构形成与加工条件的关系,并借鉴激光熔池形成和液滴溅射的模型对其进行理论分析.当激光脉冲数达到一定数量后,烧蚀区域会出现微皇冠结构.烧蚀区域尺寸的改变是由于形成的液体区域中热毛细作用和化学毛细作用共同所致；微皇冠结构溅射个数的改变是由于形成的气体因多光子吸收体积迅速膨胀所致.248nm高反膜抗激光损伤性能
摘要：用电子束蒸发法在熔融石英基底上沉积了适用于248 nm的HfO2/SiO2高反膜,为提高其抗激光损伤能力,设计并制备了两种保护层,一种是在常规高反膜系的基础上镀制二分之一波长厚度的SiO2保护层,另一种是用Al2O3/MgF2做保护层.测试了3种高反膜样品的激光损伤情况,通过损伤形貌的变化分析了两种保护层使抗激光损伤能力提高的原因以及存在的问题.飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的影响因素
摘要：为了研究影响飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的因素,采用飞秒激光对0Cr18Ni9不锈钢进行了切割和打孔实验.利用光学显微镜、光学金相显微镜等设备,对不锈钢烧蚀区形貌和切缝显微组织进行检测,基于烧蚀过程中CCD实时采集到的不锈钢表面的激光光斑图样,采用COMSOL Multiphysic数值模拟软件,模拟了烧蚀过程中激光束的发散传播行为,并计算了光束发散角.结果表明：当激光重复频率为5 kHz时,厚度为160μm的0Cr18Ni9不锈钢切缝和孔边缘被明显烧黑,切缝处晶粒明显长大,存在热影响区；烧蚀过程中,由飞秒激光超高功率密度所致的金属-空气混合等离子体使光束沿传播方向上发生散射,发散角在6°～10°之间.热影响区的存在和混合等离子体的行为是影响飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的主要因素.煤油燃烧场主要组分浓度测量
摘要：利用自发振动拉曼散射技术测量了煤油燃烧场主要组分的摩尔分数。基于355nm激光激发振动拉曼散射建立了自发拉曼散射实验系统，测量了空气中主要组分的摩尔分数，分析了该技术的测量精度；测量了煤油蒸气在355nm激光激励下产生的荧光光谱，分析了荧光信号对拉曼信号的干扰；对不同燃烧条件下的煤油燃烧场进行了诊断，获得了贫油条件下煤油燃烧场主要组分（N2，O2，H2O，CO2等）的拉曼光谱，计算了组分摩尔分数及其随燃烧时间的变化规律。运动平台目标引导数据解算及误差分析
摘要：根据平台和目标的位置、姿态信息，利用旋转矩阵建立了运动平台目标引导模型。在此基础上进行仿真分析，通过计算平台和目标数据存在不同水平误差条件下引导数据的精度，研究了平台和目标数据对引导数据精度的影响。仿真结果表明，对方位角引导数据精度影响较大的参数为平台经度，纬度以及航向角；对俯仰角引导数据精度影响较大的参数为平台经度、纬度、俯仰角以及横滚角；对距离引导数据精度影响较大的参数为平台经度和纬度。
