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 中国久远高新技术装备公司, 北京 100094
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
弹道导弹和巡航导弹是高技术战争中的主要威胁, 对弹道导弹最有效的防御是助推段拦截。首先总结了美国机载激光计划失败的原因和经验教训, 然后评述和分析了无人机载激光**反导的概念、优势、研究计划和现状, 以及存在的问题和面临的挑战。最后, 讨论和分析了用于助推段拦截的二极管抽运碱金属激光器和相干合成光纤激光器的原理、特点、最新进展和技术挑战。
激光器 机载激光计划 无人机载激光** 固体激光器 二极管抽运碱金属激光器 相干合成光纤激光器 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100002
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, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了一种能在S波段和C波段实现稳定输出的高功率相对论速调管放大器，并使用电磁粒子PIC程序进行了模拟研究。模拟结果表明：采用700 kV，4 kA的电子束，在注入微波功率340 kW、注入微波频率分别为2.8 GHz和3.2 GHz的条件下，通过合理选择输入腔和中间腔的结构和工作模式、调节器件输出腔的腔长，模拟实现了S波段(3.2 GHz)和C波段(5.6 GHz)分别为1 GW和490 MW的微波输出，束波转换效率分别约为35%和17%。
相对论速调管放大器 可调谐 高功率 跨波段 relativistic klystron amplifier frequency tunability high power span-band 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033018
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽,模拟得到基波调制深度大于80%时,RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时,通过调节注入微波频率和功率,得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。
S波段 相对论速调管放大器 宽带 群聚段 输出段 S-band relativistic klystron amplifier broadband buncher section output section 强激光与粒子束
2016, 28(2): 023003
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
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
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
建立了固体激光器矩形光斑光束合成的理论模型，对诺·格公司给出的2束、4束、8束合成实验结果进行分析，并通过数值模拟，得到了不同子束排列方式下合成光斑的远场图形。通过仿真模拟可以得出:排列结构影响远场光斑的形状；子束间距决定了合成光束远场光斑的衍射旁瓣的大小和多少。采用环围能量进行分析，研究了远场光斑中主瓣能量随激光阵列占空比的变化。结果显示，远场光束环围功率随子束间距的增大而逐渐下降，而且参与相干合成子束越多，下降越大。
固体激光器 光束合成 数值模拟 矩形光束 孔径填充 solid-state lasers beam combination simulation rectangle beam aperture filling
1 解放军信息工程大学 信息工程学院,郑州 450002
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
3 中国电子科技集团公司 第二十二研究所,河南 新乡 450003
基于气体极化强度叠加模型,推导了混合气体的介电常数,得到了高功率微波在混合气体中传播时的折射指数和衰减系数。研究发现,高功率微波大气电离产生的混合气体是快速时变的色散有耗介质。根据其色散性分析了微波在混合气体中的传播速度以及微波脉冲在其中的展宽效应,同时,根据其有耗性对微波脉冲在混合气体中传播时的缩短效应进行了研究。研究结果均能自洽地过渡到对流层或电离层电波传播理论。
高功率微波 混合气体 极化强度 传播特性 脉冲展宽效应 脉冲缩短效应 high power microwave mixture atmosphere intensity of polarization propagation characteristic pulse widen effect pulse shorten effect
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京100088
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 绵阳621900
高能激光**技术在2005年取得了重大进展。介绍了机载兆瓦级化学氧碘激光器的关键试验和束控-火控系统的飞行试验。评论和讨论了高功率固体激光器、光纤激光器、超高效率二极管源和中继镜技术的重大进展。
机载激光** 化学氧碘激光器 晶体和陶瓷激光器 光纤激光器 超高效率二极管源 中继镜系统
