一种小型化半导体激光器温控电路的设计

为了满足激光器小型化的需求,设计了一种小尺寸的半导体激光器温度控制电路。电路采用内置半桥的DC-DC转换芯片SY8368AQQC作为半导体制冷器的驱动,采用STM32F302K8U6作为主控芯片,内置PID算法。最终实现了电路的小型化,尺寸可以做到30 mm×30 mm,同时也能达到理想的控制效果。实验结果表明,该电路的温度控制精度可以到±0.1℃。

LDA侧面泵浦固体激光器泵浦结构参数优化

为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型,研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算,优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数,优化后的仿真结果表明:在泵浦距离为2mm条件下,晶体直径为4mm,玻璃管套筒厚度为1mm,冷却水层厚度为1mm时,泵浦光在晶体中心处强度相对值为40.8%,在晶体轴心附近分布比较均匀,且均匀分布区域相对较大。

脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器时变热效应分析

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型。采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性。研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响。分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距。计算表明,介质的热焦距主要来源于介质内温度梯度引起的热透镜焦距。

超短脉冲在单块晶体中的三次谐波理论模拟

讨论了群速度失配、自相位调制和交叉相位调制、晶体厚度、基波的频率啁啾等因素对超短脉冲单块晶体的三次谐波转换效率、三倍频光脉冲形状以及频谱的影响.结果表明:群速度延迟使三倍频光脉冲展宽;自相位调制和交叉相位调制会降低转换效率,并使三倍频光脉冲形状发生畸变;晶体厚度对三倍频光脉冲频谱展宽有着较大的影响;合适的基频光频率啁啾可以减小三倍频光脉冲的畸变,并有效地提高三倍频转换效率.

超短脉冲3次谐波转换研究

针对由三阶非线性效应引起的I类角度失谐3次谐波转换进行了研究,讨论了群速度失配、自相位调制和交叉相位调制、晶体厚度以及失谐角度对3倍频光脉冲波形、频谱及转换效率的影响.研究结果表明:群速度延迟使转换效率下降,3倍频光脉冲展宽;自相位调制及交叉相位调制会降低转换效率,使3倍频光脉冲形状发生畸变;晶体厚度对3倍频光脉冲的展宽和转换效率均有较大影响;合适的失谐角度可有效地提高转换效率.

超短激光脉冲二倍频理论分析

采用快速傅里叶变换(FFT)算法和Rung-Kutta法对KDP晶体中超短激光脉冲二倍频过程作了研究。详细讨论了群速度失配、群速度色散和三阶非线性相位调制效应对倍频光脉冲波形、光谱及转换效率的影响。研究结果表明:在超短激光脉冲二倍频中,三阶非线性相位调制效应可使二倍频光脉冲形状发生畸变,光谱明显展宽且转换效率降低;当入射基频光功率密度大于100GW/cm2时,三阶非线性效应是影响倍频过程的主要因素。

基于光参量振荡器的重频人眼安全激光器技术研究

对KTP-OPO的相位匹配进行了理论分析和计算,并绘制了角度调谐曲线。基于光参量振荡器,选用KTP非线性晶体,在1.57μm人眼安全激光波段进行了实验研究。将脉冲氙灯侧面泵浦Nd∶YAG 1.064μm激光应用于腔内KTP-OPO设计中,在工作频率5 Hz时,输出激光能量32 mJ,脉冲宽度7.22 ns,光-光转换效率为41%。这一结果使重频远距离人眼安全激光测距成为可能。

基于TDC-GP22的多目标激光脉冲测距电路的设计

为了满足高精度多目标激光测距的需求,设计了一种高精度激光脉冲测距电路。电路采用高分辨率的时间-数字转换芯片TDC-GP22测量脉冲时间间隔,同时采用STM32F051K8U6作为主控芯片,实现了对最多三个脉冲时间间距的高精度测量。根据TDC-GP22的特点,设计了激光测距的硬件电路以及其软件控制流程,在试验中发现问题,通过对这些问题进行的分析,对电路做出改进,使电路达到应用要求。实验结果表明,该电路测距稳定性高,测量精度可以到达1 ns以内,对应的距离小于0.15 m。

基于激光光斑分时方法的弹目测角途径设计

提出了一种利用光电方法解决多发导弹测角的技术途径。示踪器向地面发射的脉冲光被跟踪目标的摄像机接收,解算出光斑和目标的偏角,形成制导修正依据;借助时序控制,使示踪器发光与相机曝光同步;设置各枚示踪器发光顺序,使摄像机每个曝光期内,只有目标或指定的导弹光斑进入,通过对像机视频图片的编组,可形成各枚导弹与目标的序列图片,实现各枚导弹独立制导。通过试验,在PM2.5指数为120的情况下,传输距离达到9 000 m,并实现100 Hz双光源切换,编码精度达到1μs。该模式可满足探测距离和导弹区分。

脉冲激光器中储能电容的充电电源改进与仿真

在光电对抗系统中,高能量脉冲固体激光器是关键组件。储能电容的充电电源是高能量脉冲固体激光器的核心组成部分。现有固体激光器产品中,储能电容的充电电源采用硬开关拓扑结构,电磁辐射强、电源效率70%左右。为满足产品更严格电磁兼容性和更高电源效率的要求,制定了工作于断续电流模式下串联谐振全桥变换器的充电电源改进方案,并进行了总体方案和单元电路的详细设计。然后,通过理论推导计算和Saber软件仿真,证明了工作于断续电流模式下串联谐振全桥变换器具有软开关特性和内在恒流特性,电磁辐射低,电源效率可达80%以上,充电频率可达5 Hz,满足产品改进需求,为后续实际充电电源设计与调试提供了理论依据。

高功率激光器的光谱合束技术研究

为了获得高功率激光束,提出利用双色镜对典型波长2种不同类型(脉冲、连续)的高能激光进行合束,以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算,热效应仿真结果表明,在单束激光10 kW、光斑直径15 mm条件下,双色镜面型热形变量均方根值为0.004λ(λ=632.8 nm),满足光学元件面型小于0.03λ精度要求。搭建了一套基于双色镜的光谱合束系统,并分别进行了高功率连续激光与高功率连续激光、高功率连续激光与高能量脉冲激光的合束试验,合束效率高于95%。试验结果表明,光谱合束可有效应用于高能激光领域。

铒玻璃激光测距机的脉冲恒流式驱动电源设计

针对人眼安全铒玻璃激光测距机对驱动电源的使用需求,兼顾轻量化、小型化设计原则,设计一款具有多重保护功能的脉冲恒流式驱动电源。总体方案采用了储能网络配合开关电路的技术途径。详细设计中,储能网络选用全密封非固体电解质全钽电容器,容量大、等效串联电阻低;充电电路采用同步整流型降压开关变换器拓扑,体积小、电源效率高;放电开关管选用大功率N沟道场效应管IRF3205;外触发信号采用RS422电平标准的差分形式传输,抗干扰能力强;保护电路实现了防静电、防浪涌电压、防过流等功能。试验结果表明,驱动电源能够输出脉宽为2.5 ms,大小为14 A,重复频率为10 Hz的脉冲电流,且体积小、重量轻、保护功能全,能够配合铒玻璃激光测距机实现9 km测距,满足系统使用需求,具有较高的应用价值。

开关电源过流保护电路设计研究

本文研究了电源过流电路设计方案和特点以及一些常见的开关电源过流保护方式,寻找到良好的保护电路设计。

OPO人眼安全激光测距机的脉冲驱动电源设计

针对OPO人眼安全激光测距机对驱动电源的实际使用需求,兼顾高可靠性、小型化设计原则,设计了一款具有多重保护功能的脉冲驱动电源。采用了储能网络配合开关电路的总体技术方案。详细电路设计中,输入保护电路采用集成电路LT4363和MOS管相结合的方式;充电电路采用以集成电路UC2846为控制芯片的BOOST变换器结构;储能网络选用具有超低等效串联电阻的非固体电解质高能混合钽电容器;放电开关管选用两个大功率N沟道MOS管IRFP4668相并联实现;放电保护电路采用电压滞回比较器和逻辑电路相结合的方式。试验结果表明,驱动电源能够输出峰值为220 A,脉宽为230μs,重复频率20 Hz的脉冲电流,且保护功能全、体积小、重量轻,能够配合OPO人眼安全激光测距机实现19.5 km目标测距,满足系统使用需求,具有重要的应用价值。

高功率微波反无人机蜂群系统能力需求分析

依据高功率微波反无人机蜂群系统能力需求步骤,通过对其所担负作战任务的分解,分析了高功率微波反无人机蜂群系统作战任务与能力需求指标间的对应关系,构建了“作战任务—能力指标”关系的数学映射模型。通过仿真验证,分析了影响高功率微波反无人机蜂群系统中能力需求指标的关键因素,为高功率微波反无人机蜂群装备需求的研究论证提供参考。