作者单位
摘要
中国人民解放军陆军工程大学 军械士官学校,湖北 武汉 430075
在绕地轨道上残留着大量的空间碎片,这些人类航天活动造成的太空污染已经严重威胁到太空飞行器的安全。其中,直径在1~10 cm之间的碎片具有致命的潜在危害,是急需解决的麻烦。激光清扫空间碎片也愈来愈引起科学领域的关注,其中天基脉冲激光是清扫这类小型空间碎片的有效技术途径之一。由于现有方案中的天基超短脉冲、超大能量、紧凑可靠的激光器在工程上难以实现,笔者创新提出了自由振荡脉冲激光天基清扫空间碎片的思想与方案。通过模拟分析发现自由振荡激光的脉冲持续时间是其产生大冲量的优势,从机理和效应上与纳秒激光进行了对比,证明了“热金属蒸气反喷”比“等离子反喷”的冲量增量与能量利用率更高。建立了激光消融金属的物理模型,模拟分析得到了当激光功率密度大于5×106 W/cm2时,金属液滴的直径一般不大于60 μm的结果,说明了激光清扫空间碎片过程中相伴产生的“微碎片”不会有“次生危害效应”,反而能在一定程度上加速碎片清扫。该文为自由振荡激光器在天基清扫碎片的领域应用奠定了基础。
天基激光 自由振荡激光 空间碎片 毫秒激光 space-based laser free running laser space debris ms laser 
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200198
作者单位
摘要
陆军工程大学 军械士官学校,湖北 武汉 430075
无人机技术的发展和肇事事件的日益增多,对**和社会安全构成了巨大的威胁,其防控已成为世界性难题。由于常规**的局限性,难以对其实施有效防御。战术激光**技术日趋成熟,在反无人机方面具有巨大的优势。文中梳理了战术激光**反无人机的进展和现状,并对包括高能高功率激光器和光束合成技术的高能激光源、跟瞄发射、高效毁伤三个方面的关键技术进行了分析总结,指出了优缺点,明确了发展方向,为激光防御低慢小目标的发展提供借鉴。
战术激光 无人机 激光源 高效毁伤 tactical laser UAV laser source high efficiency destroying 
红外与激光工程
2021, 50(7): 20200230
Author Affiliations
Abstract
Ordnance NCO Academy, Army Engineering University, Wuhan 430075, China
To obtain short pulse width and high peak power laser, a 7 kHz sub-nanosecond microchip laser amplified by a grazing incidence double pass slab amplifier is experimentally demonstrated in this Letter. We use a compact side-pumped Nd:YVO4 bounce amplifier with grazing incidence beam for achieving high gains and power extraction. Laser output power of 7.37 W at 7 kHz, 1.2 MW pulse peak power with 877 ps duration and 1.05 mJ energy, 25 pm spectral width, and near diffraction limited mode beam quality are achieved, and the optical-to-optical efficiency is 18%. The laser is packaged in a volume of 356 mm × 226 mm × 84 mm and may be used for applications such as laser altimeters and ladar systems.
sub-nanosecond laser amplifier grazing incidence bounce laser 
Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021403
作者单位
摘要
中国人民解放军陆军工程大学军械士官学校,湖北 武汉 430075
空间固体激光器是星载激光测高系统的重要载荷,也是先进激光器的典型代表。星载激光测高的应用需求和星载应用环境决定了空间激光器的技术特点和规律,使得空间固体激光器成为了先进性、可靠性、成熟性和小型轻量化的技术与工艺统一。分析了星载激光测高应用的空间固体激光器高可靠激光谐振腔技术、高重频窄脉宽微脉冲多光束激光器技术、LD/光纤/固体相融合技术等方面的发展现状,介绍了单光子阵列推扫式激光雷达用空间固体激光器的技术突破,并对卫星激光测高固体激光器技术发展进行了展望。
卫星激光测高 空间应用激光器 空间固体激光器 satellite laser altimetry space application laser spaceborne solid state laser 
红外与激光工程
2020, 49(11): 20201046
作者单位
摘要
陆军工程大学 军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
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。
空间碎片 冲量耦合 不同脉宽制式 复合 space debris impulse coupling different mode complex 
红外与激光工程
2019, 48(8): 0805004
作者单位
摘要
武汉军械士官学校 光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
达到或者超过100 kW的激光输出是激光**用于反导反卫等战略防御的终极发展目标。基于激光**发展目标与最新动向, 提出了多模式激光复合损伤新思路, 即采用不同波长、连续与脉冲、频率变化的激光, 同时或交替作用在同一靶材上, 获得更好的损伤效果。构建了脉冲/连续激光复合损伤物理模型, 并用有限元法进行了仿真模拟, 使用2 kW连续激光器与10 J长脉冲激光器开展了损伤对比实验。模拟和实验结果表明, 脉冲激光烧蚀金属靶材效果优于连续激光; 在两种激光复合或交替作用下出现“非线性雪崩烧蚀”效应, 复合烧蚀效果明显优于脉冲激光, 烧蚀质量是脉冲激光的13倍。这一效应, 为战术激光**向“合束多模式同轴输出”新体制发展提供了基础。
激光** 激光烧蚀 复合损伤 有限元法 laser weapon laser ablation complex damnification finite element method 
红外与激光工程
2016, 45(11): 1105005
作者单位
摘要
武汉军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
机载、星载、舰载、车载等不同平台应用的战术激光**发展现状表明,尽管现有系列试验都只能在较近射程上打击火箭弹、无人机等目标,但却体现了战术激光**的实战前景。战术激光**的关键技术主要有高能脉冲或脉冲/连续复合固体激光器技术、合束技术等。激光**的发展趋势已由超高功率战略威慑转向中低功率战术应用;舰载激光**有望成为最先实战装备;天基激光**由于其具有极高的战略价值、无大气影响的绝佳的太空工作环境,以及无需太高的激光功率等优点,成为激光**研究的重要方向之一。激光**在不久的将来会成为改变现有战争形态的一种颠覆性**。
激光光学 激光** 合束 天基激光** 
激光与光电子学进展
2016, 53(11): 110004
作者单位
摘要
武汉军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
为实现激光二极管抽运全固态激光器(DPSSL)的小型轻量化和高效率,研究了采用高温激光二极管(LD,808 nm,55 ℃)作为抽运源,降低温控系统制冷压力,减小传导冷却结构体积、重量、功耗的思路和方法。分析了激光二极管抽运全固态激光器中热电制冷器制冷量与激光二极管工作温度的关系,采用高温激光二极管阵列抽运源和角锥棱镜谐振腔设计了可靠性高、小型轻量化的全固态激光器,研制了工程化样机,激光器重复频率为50 Hz,连续工作时间达6 min,脉冲能量为85.7 mJ,脉冲宽度为10.8 ns,光束发散角为2.8 mrad,电光效率为4.3%,体积为170 mm×62 mm×80 mm,重量为1.1 kg。研究表明,高温激光二极管抽运的全固态激光器是实现DPSSL小型轻量化和高效率的有效途径。
激光器 高温激光二极管 二极管抽运激光器 小型化 
中国激光
2016, 43(7): 0701003
作者单位
摘要
武汉军械士官学校 光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
为了实现激光器在一定温度范围内LD泵浦源免温控稳定工作, 具有较高并且稳定的泵浦光吸收效率, 分析了DPL激光器中LD发射谱和Nd: YAG增益介质吸收谱的特点及匹配问题, 据此提出了一种激光器免温控泵浦源的多波长选择理论和方法, 同时增加泵浦光吸收长度克服Nd: YAG吸收谱和LD波长失配的不利影响。优化设计了一个波长为802.35 nm@25 ℃、813.15 nm@25 ℃和810.95 nm@25 ℃的三波长LD泵浦方案, 计算结果表明: 在一定吸收长度下, 多波长泵浦光吸收效率可达73.96%, 并且在-15.7~65.7 ℃宽温度波动范围内, 激光器输出能量不稳定度优于5%。同时还模拟分析了增益介质吸收长度和掺杂浓度对泵浦光吸收效率的影响。
激光器 多波长泵浦 LD泵浦 免温控 laser multiple wavelengths pump LD pump free temperature control 
红外与激光工程
2016, 45(5): 0505004
作者单位
摘要
1 武汉军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
2 中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室, 北京 100190
二极管抽运固体激光器(DPSSL)热管理技术是决定其小型化、插头效率和光束质量等性能的关键因素之一。研究了基于低熔点液态金属镓合金相变材料的二极管抽运激光器(DPL)温控技术。对比实验研究结果表明,与体积更大的风冷肋片散热器相比,相变材料散热器能使激光器在高温55 ℃环境中正常工作时间从1 min延长到6 min、制冷功耗减小到46%、散热分系统体积减小到53%,并使激光器系统的插头效率由3.02%提高到3.77%。理论计算和有限元仿真模拟再现了液态金属相变过程中温度变化规律,再次表明液态金属相变材料散热器具有功耗低和体积小等优势。为拓展液态金属相变材料在激光器热管理领域的应用奠定了理论和实验基础,具有重要的工程应用价值。
激光技术 液态金属 相变材料  二极管抽运固体激光器 热管理 
中国激光
2016, 43(1): 0102005

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