西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
通过在基于碳纳米管的掺铒锁模光纤激光器中加入啁啾光纤光栅,实现了皮秒和飞秒孤子的可切换多波长锁模脉冲输出。通过调节偏振控制器,分别在1530.8,1549.5,1556.5 nm三个波长处实现了多波长可切换锁模脉冲输出,其中锁模脉冲的宽度分别为833 fs,7.43 ps和899 fs。以上三个波长的形成是由掺铒光纤的增益谱和啁啾光纤光栅的滤波效应共同决定的。本研究为实现多波长、不同规格脉冲宽度锁模激光器的设计提供了参考。
光纤光学 多波长 孤子 锁模 光纤激光器
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 洛阳电子信息装备实验中心, 河南 洛阳 471000
为分析激光发射系统的性能, 需要测量激光光斑的绝对功率密度时空分布, 探测器阵列靶是有效手段之一。为实现定量分析, 需要对探测器阵列靶进行标定。探测器阵列靶单元数多, 标定难度大, 设计有效的标定系统十分重要。设计了一种新的标定系统, 该系统采用逐点扫描的方式, 具有适用性广、成本低、精度高等特点。并以某项目为例对标定系统的测量不确定度进行了测试分析, 结果表明: 可见光波段的测量不确定度为2.99%, 近红外波段的测量不确定度为3.62%,中红外波段的测量不确定度为6.17%.该标定系统是探测器阵列靶标定的有效手段, 值得借鉴。
逐点扫描 探测器阵列 标定 功率密度 测量不确定度 point-by-point scanning detector array calibration power density measurement uncertainty 红外与激光工程
2020, 49(2): 0213003
为了实现单台光电经纬仪对空中目标的速度测量,通过地面单站对空中运动目标的方位、俯仰和距离等位置参数进行测量,从测速方法、数学模型建立、仿真及误差分析等方面开展了研究,提出了一种基于光电经纬仪单站测距测角的空中目标测速方法,着重分析了测量距离、测距精度、测角精度、目标飞行高度以及目标侵入角度等参数对测速结果的影响。结果表明,目标距离越远,飞行高度越高,测速误差越大;对于相同高度、距离的目标,侵入角不同,测速误差也不同,其中,迎头或90°测速误差最小,侧向30°~70°之间达到最大。最后对某无人机的飞行速度进行了外场实测,在距离2 km~22 km处的目标速度测试过程中,测速误差范围为3%~16%。
光电经纬仪 速度测量 数学模型 误差分析 electro-optic theodolite velocity measurement mathematical model error analysis
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
分析了蒙皮、发动机排气系统等主要辐射源的红外辐射特性, 结合红外辐射理论、实测数据以及经验公式, 建立了某型直升机红外辐射强度简化算法, 分析了不同观测角度下机体不同部位对红外辐射的贡献值, 得到了3~5 μm、8~14 μm波段红外辐射强度全向分布曲线, 验证了计算模型的可行性。结果表明, 直升机红外辐射具有很强的方向性, 其辐射强度与观测角度有很大关系, 迎头方向辐射最小, 机体侧后方的辐射最强, 且长波辐射强度要强于中波辐射；长波辐射主要来自于蒙皮自身辐射, 不低于总体辐射的70%；中波波段辐射主要来自于发动机排气管部分, 且在机体侧后方辐射最大。最后, 利用计算结果仿真分析了不同角度袭来的目标对探测距离的影响。对于迎头袭来的目标的探测距离最小, 对于机体侧后方约110°方位的探测距离最大。研究对直升机红外辐射探测系统探测距离评估具有重要的意义。
红外辐射特性 辐射强度 探测距离 观测角度 infrared radiation properties radiation intensity detection range detection angle
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
高能激光大气传输的效能与大气因素密切相关, 大气中的气体分子、气溶胶等导致了激光大气传输的衰减效应、湍流效应和热晕效应, 进而使得到达目标处的激光功率密度下降。由于实际大气环境的复杂性, 多种大气因素的耦合制约了高能激光传输机理的研究, 数学物理模型的检验存在着许多不确定性因素。采用大气因素可控的激光大气传输通道模拟器进行实际大气环境的模拟对于高能激光大气传输研究极其重要, 它不仅能够定量化探索大气各因素对激光大气传输的影响机理, 验证物理模型仿真结果的准确性并完善模型的可靠性, 还可以为激光传输效果的评估提供基础数据。文中介绍了一种可同时模拟激光大气传输湍流效、衰减和热晕等效应的实验装置的设计。
高能激光 传输通道模拟 湍流 热晕 衰减 high energy laser propagation channel simulation turbulence thermal blooming attenuation
1 南京理工大学材料科学与工程学院， 江苏 南京 210094
2 南京工程学院材料工程学院， 江苏 南京 211167
采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式，完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征，通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明，钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头，钛试板在焊接过程中发生部分熔化，端面变得不平整。在凝固过程中，钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层，其主要相为TiAl3。拉伸试验表明，接头的最高抗拉强度为153 MPa，是铝基材强度的72.9%；接头的断裂模式为脆性解理断裂，断裂发生在金属间化合物层位置，引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl3。
激光技术 激光焊接 异种金属焊接 钛合金 金属间化合物 微观组织 中国激光
2018, 45(11): 1102010
1 国防科技大学 空天科学学院, 湖南 长沙 410073
2 中国人民解放军63926部队, 北京 100192
3 中国人民解放军陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室, 江苏 南京 210007
4 中国洛阳电子装备试验中心 光电对抗测试与评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
当高速成像制导导弹在大气中飞行时, 其光学窗口承受着严重的气动加热。超声速气膜冷却方法可以有效地隔离外部加热, 但是超声速气膜流动会引起光束退化, 降低图像质量。为了研究超声速气膜气动光学效应, 本文构建了主流马赫数为3.4, 设计喷流马赫数为2.5, 实际测得喷流马赫数为2.45 的超声速气膜实验装置。利用基于纳米粒子的平面激光散射技术获得了高时空分辨率流场图像, 并对气膜冷却流动的密度场进行重构, 利用光线追迹法获取了对应密度场的光程差。通过将光程差分布和K-H涡对比后发现, 光程差的波谷位置对应于涡卷的中心, 而光程差的波峰对应于涡卷中心之间的连接部分。但是, 随着涡结构的发展破碎, 对应关系不再成立。根据超声速气膜NPLS流场图像结果, 利用分形原理获取的分形维数结果, 将其沿流向划分为三个区域, 其对应平坦度分别为3.4,2.9,3.6,验证了区域2更适合进行相干结构提取。
气动光学 超声速气膜 相干结构 小波包 aero-optics supersonic film coherent structure wavelet packet
Author Affiliations
Abstract
1 School of Material Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Welding Engineering and Laser Processing Centre, Cranfield University, Bedford MK43 0AL, United Kingdom
Dissimilar metal joining of magnesium to aluminum was investigated using the latest generation nanosecond pulsed fiber laser. The tensile shear test shows that the average tensile shear strength of a joint was 86 MPa, which was 75% of the aluminum substrate. The weld interface exhibited a mixture phase (Mg solid solution and Mg17Al12) that improves the strength and toughness of the joint. A thin Mg–Al intermetallic compound layer was formed on both sides of the weld seam toward the Al side. Fracture occurred toward the Al substrate side rather than the Mg–Al interface, indicating a high joining strength at the weld interface.
140.3390 Laser materials processing 140.7090 Ultrafast lasers 140.3538 Lasers, pulsed Chinese Optics Letters
2018, 16(6): 061401
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
目标红外辐射特性的研究对红外探测距离的预测和评估具有重要的意义。分析了基于红外图像的面目标红外辐射特性反演方法用于反演点目标特性时的局限和不足。通过对红外图像上点目标的提取, 结合辐射基本理论, 推导了目标辐射亮度、像元数和目标整体辐射强度之间的关系, 提出了一种针对小目标态势下旋翼飞机的红外辐射特性反演算法, 并利用该算法对某型旋翼飞机的红外辐射强度进行了反演计算, 得到了不同观测角度下3~5 m波段红外辐射强度分布。结果表明, 该方法可以实现远距离小目标红外辐射强度的反演, 对于红外侦察系统的作用距离评估具有一定的意义。
红外辐射特性 点目标 红外图像 反演 infrared radiation property point target infrared image inversion
南京理工大学材料科学与工程学院, 江苏 南京 210094
利用纳秒激光对铝合金和镁合金薄板进行了中心搭接焊试验, 分析了纳秒激光工艺参数对铝/镁焊缝成形及力学性能的影响。研究结果表明, 在纳秒激光焊接能量输入低、激光功率密度大、焊接速度快的条件下, 可形成有效的铝/镁焊接接头, 剪切强度达到86 MPa。在5~10 kW激光功率范围内, 焊缝熔深与纳秒激光功率密度呈线性关系, 而与激光持续作用时间和激光点能量呈对数关系。
激光技术 焊缝成形 纳秒激光 异种金属 熔深
