二极管抽运固体激光器的散热问题是激光器能量输出稳定的关键问题。为了解决散热问题, 以激重频50Hz、激光输出能量不小于150mJ的风冷YAG固体激光器为例, 计算了激光器产生的热量, 构建了激光器二极管及散热部件3维模型, 利用FloEFD软件进行热分析, 优化了分析结果并进行了试验验证。结果表明, 循环工作3次后, 激光器输出155mJ、50Hz的激光能量, 激光束散为2.9mard, 散热器的温度约为85℃;该设计稳定可靠, 可以解决该激光器的散热问题, 以满足激光器各项指标, 保证其正常工作。该研究为激光器更深层次的热设计提供了参考。

为了在限定的包络结构内完成小型激光器冷却部件的设计, 并保证激光器和冷却部件的安装精度、发射天线的精度和水箱的散热能力, 根据该激光器的技术指标, 确定了采用的金属材料和焊接方式, 进行了一体化和小型化设计。采用有限元分析软件和SolidWorks软件对冷却部件中的重要零件进行静态分析, 以确保其精度和可靠性。最后将加工完成的实物进行温度特性试验、冲击振动特性试验和高低温环境下叠加冲击振动试验。结果表明, 冷却部件未出现撕裂、漏液等质量问题; 激光器的束散角为2.5mrad, 输出能量为86mJ, 脉宽为12ns, 满足设计要求。该设计稳定可靠, 可运用于多种机载激光测距机或指示器。

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像, 采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件, 研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域, APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号, 经信息处理获得目标区域3-D距离图像, 对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明, 所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像, 成像距离达1.2km, 距离分辨率为0.45m, 成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。

为了提高光学系统的环境适应性, 采用光机结合被动消热差的方法, 设计消热差的折射式收发同轴光学天线。利用ZEMAX软件仿真分析了工作距离为50m～3000m、环境温度为-45℃～65℃范围内所设计天线的像质情况; 搭建实验平台, 测试实际光斑质量, 并对仿真结果进行了实验验证。结果表明, 天线在探测范围内波像差小于0.25λ, 光学质量接近衍射极限, 在环境温度变化范围内光斑90%的能量集中在最大相干长度内, 且各视场能量分布均匀。该研究为天线的光学参量和结构参量合理化设计提供了理论依据。

为了提高激光测风雷达性能, 采用数学建模的方法, 基于环行器工作原理, 分析了环行器出射光束质量, 讨论了光束发散角对目标距离处激光峰值光强的影响, 提出了环行器光束接收效率定义, 研究了发射和接收光轴偏轴度对探测距离的影响。并搭建实验平台, 取得远场光斑参量, 验证了仿真结果。结果表明, 随着出射光束发散角增大, 相同作用距离处的相对峰值光强减小; 雷达探测距离主要受偏轴角度的影响, mrad量级的偏角会使探测距离减小89.7%。因此, 应合理增大光学天线准直倍率, 并且设计的角度调节结构精度应优于0.1mrad量级。

为了研制一种能在-40℃～+65℃环境下适用于机载吊舱的小型风冷重频二极管抽运Nd∶YAG板条激光器, 克服采用热电恒温二极管抽运源的一系列问题, 采用了无热电恒温二极管抽运源的方法, 并进行了实验验证。结果表明, 该激光器能在-40℃～+65℃环境下, 以20Hz～30Hz脉冲重复频率稳定可靠的工作, 激光输出能量100mJ～150mJ, 激光脉宽6ns～7ns, 激光束散角经4倍天线扩束后约1mrad。该激光器能适用于多种机载或车载激光测距/指示仪。

当用相干激光照射在一个连续位移或变形的漫射物体表面时,在与参考光形成干涉的接收面上即产生一随时间变化的散斑干涉场.通过对这一干涉场的时间域进行分析,可实现时变位移场的定量检测.本文介绍了基本时间序列散斑干涉场的扫描相位方法和时间序列相位法的相位函数解调原理,探讨了它们的计量特性,并将其用于火箭固体燃料性能的检测.

散斑干涉或电子散斑干涉计量应用于连续运动或变形物体时,就会产生一个时变的散斑干涉场.通过摄像系统连续地采集这一时变散斑场,可获得一系列时间序列散斑干涉图.通过对序列散斑图上各点在时间轴上光强值的变化进行分析,提出了一种基于时间序列的分析方法,用以提取干涉场的相位值,进而获得物体全场变形信息.