生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染，利用生物荧光特异性的激光诱导荧光（LIF）雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统，受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统（如米散射激光雷达）有明显差异。为了评估LIF激光雷达在不同大气条件下的探测性能，利用Modtran5对几种典型的大气能见度和背景辐射（或工作时段）的水平路径上的宽光谱背景辐射与大气传输透过率进行了仿真，进而对不同大气条件下LIF激光雷达的探测性能进行了定量分析。仿真结果表明：在相同的大气能见度条件下，夜间的可探测距离要比白天高出2~4倍，且能见度越好，探测性能差异越大；在相同的工作时段，大气能见度良好时的可探测距离要比大气能见度较差时的高出2~5倍，且夜间探测性能差异比白天大；气溶胶生物性识别的可探测距离要比生物成分识别的可探测距离高出1~2倍，且受大气条件的影响明显。

A conduction cooled high peak power, narrow linewidth, and sub-nanosecond multi-beam laser as an excellent candidate for non-scanning lidar is demonstrated. This laser is based on master oscillator power amplifier (MOPA) scheme which consists of a pulse pumped Nd:YAG/Cr⁴⁺:YAG microchip laser as the master oscillator and a high efficient grazing incidence Nd:YVO₄ slab amplifier, and the output beam is expanded to 100 mm diameter by a 50× low aberration Galileo beam expander and then divided into a 50×2 staggered arrangement multi-beam array by a diffractive laser splitter. The laser operates at 1 064.28 nm with a spectral linewidth about 20 pm, which generates 1 mJ, 0.78 ns pulses at 7 kHz rate. The fluctuation of output power is less than ±2% when it works continuously for 1 h. The energy uniformity of the 100 sub-beams is up to 90%, the divergence of each sub-beam is about 20 μrad, and the total transmission efficiency of the diffractive laser splitter is more than 85%.

本文对国内外核环境作业机器人的发展历史和研究现状进行归纳、分析，总结和梳理了核环境作业机器人的共性结构和主要功能分类。基于核环境作业机器人的应用需求，重点介绍了当前核环境作业机器人急需突破的关键技术有：抗辐射加固、通信方法、光电探测、智能控制技术等。随着我国核工业规模逐渐扩大以及安全保障需求的提升，对核环境作业机器人的应用场景进行凝练，并进一步预测核环境作业机器人的未来发展趋势。

采用飞秒激光制备了无氢氧掺杂类金刚石膜,研究了环境气压对膜层红外性能的影响,并从掺杂含量、原子键、晶态结构等微观特性方面分析了膜层在含氧条件下的演变。研究发现:氧气氛环境可以提高无氢类金刚石膜中金刚石相的含量,有效降低类金刚石膜的红外吸收,从而增强其红外透射性能;膜层折射率可以由气氛环境自由调控,为多层光学膜的设计提供了匹配手段;氧气氛环境未改变类金刚石膜的非晶结构,不会妨害其红外性能。提出了碳膜在含氧条件下的原子键重组模型,丰富了氧掺杂类金刚石膜的研究,为提升类金刚石膜对红外窗口的增透保护提供了理论分析和实践依据。

提出了磁场辅助激光沉积类金刚石(DLC)膜技术, 在硅基底附近添加磁力线向基底收拢的磁场, 用以迫使侧向飞行的离子向基底靠拢并参与成膜。由于离子向基底的集中, 使其在膜层中含量大幅上升, 间接地减少了大颗粒的比例, 因此, 与无磁场条件下制备的DLC膜相比, 引入磁场不仅提高了DLC膜的沉积速率, 而且提高了其机械硬度; 更重要的是, 间接地证明了激光对靶材离化的高效性, 为脉冲激光沉积(PLD)结合磁过滤技术提供了可行性的依据。

激光主动清除空间碎片已经成为国际上的研究热点。碎片靶材在高能脉冲激光作用下的冲量耦合效应研究是实现碎片清除的基础和关键。基于单摆法模型的高速摄影测量法分别研究了ns和ms两种不同脉宽制式激光对铝合金小球的冲量耦合系数的变化规律, 并从机理上分析了两种制式激光产生冲量耦合系数特性的不同。重点指出ms激光能够产生的单位面积冲量远大于ns激光, 可用于清扫空间碎片。提出采用ns与ms的复合激光能够有效提高激光的能量利用率, 从而获得更大的冲量耦合系数。为激光清扫空间碎片的研究提供了一条新的思路, 具有很强的指导意义。

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜, 研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱, 其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰, 并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知: 在红外波段2.5~7.7 μm之间, SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大, 折射率大约从2.15上升到2.33, 激光能量从400 mJ增加到600 mJ, 且当激光能量为400、500 mJ时, 消光系数均在10-3量级以内, 光学吸收很小。研究表明, SiC薄膜在红外2.5~7.7 μm波段是一种优异的光学薄膜材料。