中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
高功率二极管抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）的功率已经达到10 kW量级，具有满足军用激光**对光光转换效率、质量、体积等高要求的潜力。碱金属蒸气激光器具有可定标放大且保持良好光束质量特性的优点，在过去的十多年中一直是研究热点。首先简介DPAL的原理和研究概况，接着回顾DPAL发展历程，评估DPAL目前取得的重要成果和发展前景，然后分析面临的技术挑战和影响因素，在提出解决方法的同时分析不同方法的优缺点，最后探讨满足实战化要求所面临的单项技术和系统问题的方法。
激光器 高功率激光 激光** 二极管抽运碱金属蒸气激光器 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0700003
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 绵阳 621900
2 中国军事科学院 国防科技创新研究院, 北京 100071
3 复旦大学 化学系, 上海 200438
美国运输机机载高能激光(AHEL)系统是下一代**, 能够在复杂环境中实施精确地隐秘打击。第1套实战化的机载激光**, 将在2022年进行演示试验。首先介绍了AHEL系统的应用需求、研制计划, 并分析了系统结构和面临的技术挑战。其次梳理了AHEL系统的研制进展, 并由系统参量评估了AHEL系统的作战性能。综合分析可知, AHEL系统采用最佳组件, 通过快速原型方法, 实现了激光**系统在AC-130J飞机上的集成, 并借鉴了以往机载激光计划的经验教训, 降低研制风险。最后分析了其下一步的技术发展方向。
激光技术 机载高能激光系统 快速原型 激光** 高能激光 特种作战司令部 laser technique airborne high energy laser system rapid prototyping laser weapon high energy laser Special Operations Command
1 中物院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
2 复旦大学 化学系，上海 200438
3 军事科学院 国防科技创新研究院，北京 100142
技术成熟度作为一种重要的评估工具，可为**装备的**采办提供更为全面的决策依据，并有效降低装备研制中的技术风险。简要介绍了国外技术成熟度评价方法，研究了技术成熟度评估在美国舰载激光系统LaWS中的应用。LaWS系统由发射望远镜、作战光源、测距仪、目标跟踪单元、总控子系统等5个子系统组成，在系统开发中，除了少量的定制部件外，大量采用了工业激光器、惯性测量装置、传感器、视频跟踪器等商用器件。回顾了LaWS系统已进行的系列演示试验，分析了每次试验暴露的技术问题及采取的解决途径，评估了各阶段的技术成熟度。最后评述了LaWS系统的研发途径及其战场部署意义。
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 绵阳 621900
2 复旦大学 2015级自然科学试验班, 上海200433
通用原子(航空系统)公司高能激光器得到了高能液体激光区域防御系统(HELLADS)计划的经费支持, 目前已发展到第3代系统, 并通过了美国政府验收。首先对HELLADS计划相关信息进行了梳理, 分析了其产生背景、研制阶段、支持经费和相关技术进展。其次详细研究了通用原子公司高能激光器的系统结构、技术路线、抽运方式、技术特点和性能指标。通过综合分析可知, 通用原子公司第3代高能激光器模块采用紧凑的锂离子电池提供电力, 输出功率为75kW, 光束质量β<2, 电光效率接近30%, 模块尺寸为1.3m×0.4m×0.5m, 重量/功率比为4kg/kW, 持续运行时间超过30s, 适合于安装在各种小型战术平台上。最后评述了该激光器输出功率定标放大的技术途径, 探讨了其后续发展方向。
激光技术 高能液体激光区域防御系统 高能激光 分布式增益介质 激光器 laser technique high energy liquid laser area defence system high energy laser distributed gain medium laser
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 绵阳621900
美国海军激光**系统(LaWS)作为第1套海军的固体激光**样机, 已经安装在现役军舰庞塞号上。介绍了LaWS系统的应用需求、研制团队及系统结构, 分析了激光器、发射装置及控制系统的构成, 并由系统参量评估了LaWS系统的作战性能。回顾了LaWS系统已进行的系列演示试验, 总结了每次试验暴露的技术问题及采取解决途径。由分析可知, LaWS系统的发射装置采用了天文望远镜的共孔径设计方式; 作战光源采用了光纤激光器的非相干合成; 在系统集成中, 除了少量的定制部件外, 广泛采用了工业激光器、惯性测量装置、传感器、视频跟踪器等大量商用器件; LaWS 系统在研制中采用了逐步改进的方式, 这些都在一定程度上减少了系统风险和研制成本。最后分析了其下一步的技术发展方向。
激光技术 激光**系统 分析 高能激光 商业现货 海军 laser technique laser weapons system analysis high energy laser commercial off-the-shelf navy
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
油井含水率是油田开发过程中的一个重要指标。光纤传感器具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、实时、高效、准确等优点,将其应用于石油测井,有利于提高勘探效率。介绍测井应用中原油含水率计量仪的结构,分析了光纤传感器对混合液体含水率测量的基本原理。激光在弯曲光纤中的传输效率随外界混合介质折射率的变化而改变,根据光纤输出光功率的大小可以测量外界混合介质的组成成分。通过数值模拟,给出了光纤传感器中光束强度随混合液体含水率的变化现象,计算得到混合液体中含水率测量结果。结果表明,光纤传感器计量仪能实现0%~100%含水量的连续测量。最后基于数值模拟结果讨论了系统设计中的注意事项。
光学测量 光纤传感器 数值模拟 含水率 石油测井 optical measurement optical fiber sensor simulation water holdup petrol well logging
中国工程物理院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
为了实现任意球面元件的超高反射率测量，提出直腔和折叠腔两种光腔结构，以实现0°,10°,15°和30°等不同角度下球面元件的超高反射率测量。详细分析了这两种测量方式，根据光束传输变换公式，推导了任意球面元件在测量中引入的衰荡光腔物理腔长的变化，得到了实验测量中腔长调节指导。并根据光腔衰荡法原理，推导了球面元件在超高反射率测量中的通用数学表达式，对测量公式进行了讨论，分析结果扩展了光腔衰荡法在元件超高反射率测量的使用范围。
光学测量 反射率 光腔衰荡 球面元件 物理腔长 optical measurement reflectivity cavity ringdown spheric optical element physical cavity length
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
光学系统装调技术是高功率激光工程中的关键支撑技术之一。对光学系统装调中影响系统光束质量的误差来源进行了分析,并根据像差的装调方式进行了分类。对这两类像差的辅助装调方式进行了比较和仿真模拟。针对第一类像差,在装调模型中代入失调系统检测得到干涉图,利用计算机辅助装调模型计算出失调量的大小和方向,确定出系统的装调方案。仿真结果显示,对系统调整工作有较好指导作用。针对第二类像差,利用元件加工面形之间波像差的互补性,优化调整光学元件的装校姿态。仿真结果显示,系统的光束质量β由预期的4.916优化为1.187,提高了多元件光学系统的光束质量。
文字间用 号隔开空半格几何光学 卡塞格林系统 计算机辅助装调 失调量 装校姿态 光束质量 geometrical optics Cassegrain system computer aided alignment misalignment alignment pose beam quality
