1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
3 核工业西南物理研究院，成都 610225
为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响，使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真；采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况；采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明：探测器受到1.06 μm激光照射，矫正镜激光辐照度在50 W/cm2时，靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100 μW/cm2的量级，使红外探测器达到饱和；探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处，拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系，可预测探测器升温结构破坏；最大热变形出现在矫正镜背面中心处，由外向内形成不等附加光程差，干扰探测器的成像效果；最大热应力出现在矫正镜前面中心处，得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线，为矫正镜热应力破坏提供预测参数。
红外探测 成像质量 DO辐射模型 热弹性力学模型 二次热辐射 infrared detection image quality DO radiation model thermoelastic model secondary heat radiation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021003
陆军装甲兵学院 机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
利用6 kW的IPG光纤激光器在42CrMo钢表面熔覆了中锰铁基合金粉末。采用OM、SEM、EDS、XRD及SRV4摩擦磨损试验机对熔覆层的组织及性能进行了研究。结果表明, 熔覆层由熔覆区、结合区和热影响区三部分组成, 其组织由下至上依次为平面晶、树枝晶和胞状晶; 熔覆层显微硬度最大可达739 HV, 而基体硬度仅为251 HV, 硬度大幅提高; 熔覆层相对磨损性是基体的2.57倍。
中锰铁基合金 激光熔覆 组织性能 Fe-based medium manganese alloy laser cladding microstructure and performance
1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 中国空气动力研究与发展中心，四川 绵阳 621000
采用热弹性力学模型、可压缩流体力学模型和标量波动方程，通过数值模拟定量研究了激光系统中高功率密度光束在弹性支撑反射镜上的热沉积造成的镜面热变形以及镜面变形对光束的影响；同时分析了抑制热晕的对称多孔吹气方式在不同吹气速度下通道流场对光束的影响。然后，通过空间顺序耦合得到了两者对光束的联合影响。实验结果显示：在中心固定的弹性支撑条件下，反射镜的镜面变形有效作用面比较平滑，主要表现为镜面总体倾斜导致光束在远场产生的轻微角度偏转基本可忽略或可预调校正，吹气流场在较低吹速下对光束的影响也基本可以忽略；但在较高流速下，流场由于密度非均匀分布加剧，对光束的影响十分严重；二者耦合后对光束的联合影响基本与单独影响一致。
激光系统 光传输 镜面热变形 热弹性力学模型 N-S方程 标量波动方程 laser system laser propagation reflector surface deformation thermal elastic mechanics model N-S equation scalar wave equation
成都理工大学 工程技术学院, 四川 乐山 614007
为了对等离子体天线进行更深入的研究，必须结合实验获得其真实辐射特性,为此搭建了天线辐射特性测量平台，对单源单极等离子体天线的辐射特性进行了详细的实验研究。通过测量辐射远场区接收天线感应电压数据，得出了天线的辐射方向图、主旁瓣宽度和方向系数;通过与金属天线的辐射场最大值对比，得出了天线的辐射效率;通过测量输入功率和反射功率得出了天线的输入阻抗。此项工作弥补了在等离子体天线研究中实验研究不足的问题。
等离子体天线 辐射特性 辐射效率 输入阻抗 plasma antenna radiation characteristics radiation efficiency input impedance
1 西南技术物理研究所，成都 610041
2 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
激光脉冲测距中，微弱回波信号的检测处理一直是一个难题。随着测距指标的提高，直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求。本文针对激光回波信号信噪比较低时，如信号的脉宽较窄、幅值较小时，利用高速AD 采样技术，结合FPGA 的高速信号处理能力，设计了一套回波检测处理系统，以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计算主波与回波之间的时间差。在最终的实验系统中，实现了高达1 GHz 的采样率以及与之匹配的信号处理速率，并将采样率高达1 GHz 的高速采集系统应用到脉冲激光测距系统中，得到了良好的实验结果。
激光测距 回波检测 高速AD 技术 FPGA 技术 laser ranging echo wave detecting high speed AD FPGA technology
1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 中国空气动力研究与发展中心，四川 绵阳 621000
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
飞行的钝锥体外流场在密度分布上具有强烈非均匀性，这将导致其传输的细光束在远场靶面上产生偏移，从而影响其光学探测系统的作用精度。探讨并给出了任意折射率分布介质中的光线追迹方法。利用该方法对钝锥体外流场中的细光束路径进行了计算。计算结果表明：在所选位置上，锥体外流场对光线的出射角有明显的影响，但不是特别剧烈；当钝锥体表面加冷却源后，流场密度梯度变化加大，光束出射角的脱靶量明显加大。校正外流场为分析钝锥体上光学系统引入的目标脱靶量提供参考依据。
气动光学 非均匀介质 光线追迹 脱靶量 aero-optics inhomogeneous medium ray tracing beam deflection
1 成都理工大学,工程技术学院,四川,乐山,614007
2 中国科学院光电技术研究所,成都,610209
实验中观察到高能激光束通过光程总长、气体环境等条件相同,但局部布置不同的光路后,其接收光斑峰值功率密度、波前离焦和高阶像差等光束参量有差异对此问题,选择Z型和X型两种总长度相等的光路在相同气体环境下进行了数值研究.结果表明,产生上述差异的主要原因是由于两种光路中光束交叠区域大小和形状不同引起的气体热效应产生的附加相位有所不同而且对不同特性的光束,该差异也不同对高斯光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较小;对平顶高斯空心光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较明显因此,为抑制气体热效应对光束的影响,在考虑其它因素的同时,应尽可能减小光路中的光束交叠区域.
光传输 气体热效应 气动光学 标量波动方程 简化N-S方程
1 成都理工大学,工程技术学院,四川,乐山,614007
2 中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000
3 中国科学院,光电技术研究所,成都,610209
采用吹气抑制气体热效应对光传输的影响时,管道结构会对内通道流场分布产生作用从而影响光传输质量.对比研究了沿几何尺寸相同、光路总长相等的U形和Z形管道轴向吹气的情形.仿真过程中,联合求解标量衍射方程和N-S方程,计算管道对吹气流场的影响以及流场对光束的影响,以远场光斑的峰值功率密度点、能量分布重心点位置的偏移以及Strehl比和β值的变化反映光束质量.结果表明:不吹气时,管道结构对流场的影响远小于气体吸热对流场的影响;吹气时,管道内气体流速较大,管道结构对流场分布的影响比较明显;吹气时,U形管道对光束的影响比Z形管道对光束的影响要小.
光传输 吹气 管道结构 标量衍射 N-S方程 仿真
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院研究生院，北京 100039
3 中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳 621000
针对细光束在飞行器外流场中传输受流场影响的问题，发展了光波标量衍射方程和气体运动的完全可压缩Navier－Stokes方程耦合的方法，并结合长度加权插值技术，对光束在飞行器定常外流场中传输的情形进行了数值仿真分析．结果表明，通过飞行器外流场的光束会发生偏转和离焦，为保证飞行器上光学装置的正常工作，须考虑必要的调校或补偿．
气动光学 光传输 标量波动方程 Navier－Stokes方程 Aero-optics Beam propagation Scalar wave equation Navier-Stokes equations
1 中国科学院光电技术研究所，成都四川 610209
2 中国科学院研究生院，北京 100080
针对激光器出光过程中腔内像差扰动带来的光束质量下降问题，分析了正支共焦腔腔内不同位置倾斜扰动对本征模式的影响，采用数值迭代法计算了理想状态及腔内不同位置倾斜扰动状态下的本征模式、相位Zemike像差拟合系数．结果表明：对大小给定的扰动，相位相对敏感性从凸面镜到凹面镜逐渐增加，且腔模倾斜像差增大的同时还将导致离焦、像散等高阶像差的增大，因此作腔内补偿时，应使补偿平面尽可能靠近凹面镜．
光学谐振腔 腔内扰动 迭代法 本征模式 Zemike像差系数 Resonator cavity Intracavity perturbation Prony method Eigenmode Zernike aberration coefficient
