激光-载荷联合作用下天然乳胶烧蚀实验研究

为了摸清激光辐照橡胶类气象气球等空中目标的效应规律,为后续开展外场试验提供依据,本文进行了激光-载荷联合作用下天然乳胶材料烧蚀性能实验研究。采用1085 nm光纤固体激光器,对天然乳胶材料进行了激光辐照效应实验,研究了激光和载荷共同作用下材料的烧蚀性能,结果得到:材料主要发生热解、烧蚀穿孔和断裂破坏;在同等功率密度光斑辐照条件下,材料破坏时间随载荷增加先增加后减小;在同等加载条件下,材料破坏时间随辐照功率密度增加而减小。

二维扩展信标的数值模拟研究

通过在信标初始光场上附加均匀分布于(-π,+π)的随机相位,提出了一种二维扩展信标大气传输数值模拟方法,并验证了其可行性。不同于卷积法与逐点扫描法,该方法具有不依赖信标强度特性、有效反映大气湍流对信标成像影响以及计算成本相对固定等优点。针对不同尺寸的扩展信标,获得了扩展信标在Shack-Hartmann传感器焦平面上的成像,分析了真空传输以及大气湍流传输条件下,所需的最小随机实现次数。为进一步研究扩展信标对自适应光学系统校正效果的影响奠定了模型基础。

自适应光学系统中人造信标的参数设计

信标的亮度和尺寸直接影响波前传感器的最终精度,因此也影响了自适应光学系统对大气的矫正效果。给出了信标参数与自适应光学系统校正效果(斯特列尔比)之间的关系,考虑信标在运动目标中的应用,还给出了在自适应光学校正效果相同的情况下,人造信标与合作信标之间的等效性关系.

星敏感器激光辐照损伤效应研究

星敏感器在轨工作期间易受激光辐照损伤,本文针对该问题进行了仿真建模研究,基于有限元分析方法建立激光损伤星敏感器APS探测器概率模型,设计并开展了激光对星敏感器的损伤实验,完成仿真与实验数据对比分析.结果表明,激光功率密度在1.2~3.5×10;W/cm;范围时,星敏感器APS探测器出现线损伤、十字损伤、大面积损伤等损伤效果,微观形貌观察发现探测器感光元上面电路层出现了损伤,实验值与仿真结果具有较好一致性,为后续天基光学设备激光损伤效应研究提供了数据参考.

复合夹层式抗激光防护材料结构优化设计

为了减轻抗激光防护材料的结构重量,本文采用有限元方法对一种由反射层、散热层、隔热层和基板构成的复合夹层式抗激光防护材料结构进行了优化设计。仿真结果表明:随着散热层厚度的增加,激光防护层和基板的最高温度都随之降低;随着隔热层厚度的增加,基板最高温度随之降低,而激光防护层的最高温度却随之升高,且隔热层厚度对其防护性能的影响更显著。当散热层厚度为1.48 mm、隔热层厚度为0.29 mm时,结构满足防护要求,且重量最轻,为0.295 kg。

离轴点信标非等晕误差的数值模拟

采用数值模拟的方法分析了不同离轴角距离、不同大气湍流强度及激光出光口径下,信标的纯角度非等晕误差对激光发射自适应光学系统(AO)校正效果的影响。同时针对离轴点信标,提出了一种去除整体倾斜的准直方法。数值模拟结果表明,在其他条件不变的情况下,信标离轴角距离越大,口径越大湍流强度越强,点信标离轴引起的纯角度非等晕误差越大,但较(θ/θ0)5/3偏小,与理论分析符合较好。通过数据拟合得出,当出光口径一定时,纯角度非等晕误差仅与θ/θ0有关。给出了纯角度非等晕误差与θ/θ0的定量关系,为快速评价角度非等晕误差提供了模型支持。