1 桂林电子科技大学信息与通信学院，广西 桂林 541004
2 桂林航天工业学院电子工程系，广西 桂林 541004
3 海军工程大学电子工程学院，湖北 武汉 430033
构建了激光声实验测量系统，利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号，由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器。分析了激光声信号的时频域数学模型，通过实验对单个激光声信号的时频域特征进行了研究，对激光声通信的信号调制方式进行了理论分析和实验验证。研究结果表明：激光声信号的脉宽约为20 μs，其能量主要集中在200 kHz内，这其中100~200 kHz内的能量占到的比例大约有50%，通过对激光声信号进行幅度调制和频率调制，可以有效实现激光声通信过程。
激光声信号 光击穿 频谱 声信号 laser-induced acoustic signal optical breakdown spectrum acoustic signal
海军工程大学电子工程学院, 湖北 武汉 430033
分析了激光击穿水介质时的能量分布情况，给出了相应的能量计算方法。构建了研究激光击穿水介质能量分布的实验系统，利用高速摄像机对激光击穿水介质过程中的冲击波辐射、空泡脉动等现象进行了记录，得到了冲击波速度以及空泡尺寸等参数。利用水听器对远场声波信号进行了测量。研究结果表明：激光击穿水介质的过程中，大部分激光能量转换成了冲击波和空泡能量，两者占到的比例为60%~90%；激光能量的改变对激光击穿水介质的能量分布影响不大；当激光会聚角增加时，冲击波和空泡能量变大，同时透射激光能量减小。
激光光学 水下光击穿 高速摄影 激光空泡 中国激光
2013, 40(10): 1002007
构建了激光声实验测量系统，利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号，由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器。分析了激光声信号的时频域数学模型，实验研究了激光声信号的频域能量分布，以及激光器重复频率和激光声信号频谱特性的关系。结果表明: 激光声信号能量主要集中在200 kHz内，其中100~200 kHz内的能量所占比例约50%。激光声信号的幅频响应极大值点可以受到激光器重复频率的控制。
激光技术 激光声 光击穿 频谱特性 声信号 laser technology laser-induced acoustic signals optical breakdown spectrum characteristics acoustic signals
建立了激光声实验测量系统, 利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号。由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器, 计算出声信号能量。对不同激光能量、激光聚焦位置和水体盐度下的光声能量转换效率进行了理论和实验研究。研究结果表明：随着激光能量的提高, 能量转换效率逐渐减小; 激光垂直水面入射时, 随着激光聚焦深度的增加, 能量转换效率会出现一次阶跃式变大, 随后逐渐降低; 等离子体对激光能量的吸收越充分, 能量转换效率越高; 水体盐度的变化对能量转换效率影响很小。
激光技术 激光声 光击穿 光声能量转换效率 声信号 laser technology laser-induced acoustic signals optical breakdown laser acoustic energy conversion efficiency acoustic signals
利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性，初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明：通过调节脉冲激光的能量差，可以控制激光声信号峰值间隔，提高激光声信号脉宽；两空泡之间无量纲距离为1.5时，溃灭过程中出现融合现象，融合过程中空泡热力学能转化为机械能，融合后形成的单个空泡能量变大，其溃灭产生的激光声信号主频降低；同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%~10%。
激光声信号 光击穿 激光空泡 同步双脉冲激光 laserinduced acoustic signals optical breakdown laserinduced bubbles synchronous doublepulse lasers
1 河北师范大学 汇华学院，石家庄 050091
2 陕西师范大学 应用声学研究所，西安 710062
从等离子体中自由电子密度速率方程出发，考虑到脉冲激光在聚焦区域的特征以及液体中光击穿的实验情况，提出了等离子体椭球模型.通过该模型的建立，对自由电子密度速率方程中电子扩散速率进行了修正，在理论上得到了光击穿的阈值.结果表明，等离子体椭球模型计算出水的击穿阈值更符合实验情况.
光击穿 等离子体椭球 阈值 Optical breakdown Plasma ellipsoid Breakdown threshold
陕西师范大学 应用声学研究所陕西省超声学重点实验室，西安710062
以液体中光击穿所激发声场为研究对象，在等离子体椭球模型的基础上，为方便理论计算，简化等离子体椭球模型，提出了等离子体椭圆盘模型，对光击穿所激发声场进行了理论研究.得到了等离子体椭圆盘辐射声场的声压规律，并利用椭圆坐标变换，依据马修函数特性和模态的正交性，求得了等离子体椭圆盘振动位移的解析表达式.
光击穿 辐射声场 等离子体椭圆盘 声压 振动位移 Optical breakdown Radial acoustic field Plasma elliptical dish Sound pressure Vibration displacement
从液体中光击穿所激发声场的柱体模型和靶盘模型出发，运用声学基础的理论原理，提出了等离子体椭球模型，对光击穿所激发声场的方向性进行了理论研究.通过MATLAB仿真得到此声场的方向特性图，进而分析和比较了能量不同、照射区域大小不同的激光束所激发声场的方向性.研究表明等离子体椭球模型更符合实验情况.
光击穿 辐射声场 等离子体椭球 方向性 Optical breakdown Radial acoustic field Plasma ellipsoidal Directivity
1 海军工程大学电子工程学院, 武汉 430033
2 海军工程大学兵器工程系, 武汉 430033
空中与水下目标间的通信是世界各国正在研究的一个重要但又未完全解决的问题，探讨了一种将激光通信信道、水声信道相结合的空中至水下平台的激光声通信模式，并研究了激光声通信特点及激光声信号的激发机理，建立了激光声通信实验测量系统，实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性。结论：激光一声通信模式可将空中光信道、水中声信道结合起来，具有强大的技术优势；调节激光参数可对通信的激光声信号进行控制。研究结果有助于激光声在海洋中的通信应用。
水下通信 激光声 光击穿 声信号 underwater communication laser-generated sound optical breakdown acoustic signal
1 海军工程大学电子工程学院
2 海军工程大学兵器工程系,武汉 430033
为了分析激光击穿液体介质过程中的等离子腔体、空泡脉动、近/远场声波特性等综合效应,将高速摄影技术应用于水下激光击穿研究.观察到了激光击穿形成的等离子体闪光、空泡脉动及溃灭过程,通过对所得照片的分析,得到了激光空泡生长的规律,实验结果与已有的水下空泡理论计算及采用光散射、压力传感器测量结果吻合较好,证明了高速摄影技术在水下激光击穿产生空泡特性研究中的重要作用.
光击穿 高速摄像 空泡脉动 实验研究 Laser-induced breakdown High speed photography Bubble oscillation Experiment study
