火星进入流场特性中红外吸收光谱诊断研究

火星探索项目是我国深空探测工程的重要组成部分,“天问一号”2021年成功着陆火星,是中国航天在火星探索研究迈出的一大步。火星大气的气氛主要以二氧化碳为主,表面气压远低于地球大气,由于大气成分和进入轨道的差异,火星进入器面临的热环境同地球返回器有很大不同,其进入过程为非空气介质的高速流动,将产生严重的气动防热问题。利用电弧风洞模拟火星进入器气动加热环境,是开展火星探测防热系统设计的关键。电弧风洞模拟火星进入高温过程,其主要过程是CO_(2)主导的离解反应,并且CO等高温离解组分与火星进入器防热材料相互作用,产生的催化效应会显著影响气动热环境。利用中红外量子级联激光吸收光谱测量技术,开展电弧加热火星进入流场特性的在线定量研究。电弧加热在线诊断研究利用CO在4.5μm附近中心波长为2212.625 cm^(-1)(v″=0,R(19))的谱线,实现了对火星地面流场的高信噪比测量,采用单线-直接吸收光谱诊断技术获得了自由流静温和关键组分CO摩尔浓度的实时测量结果。典型状态下,火星进入流场自由流静温和CO摩尔组分浓度在整个运行时间内保持稳定,显示出电弧加热流场良好的稳定性。六组重复试验显示自由流静温和CO摩尔组分浓度分别在(1757±69)K和(0.189±0.027)范围内,自由流温度波动≤3.9%,CO组分浓度波动≤14.3%,证明电弧风洞建立的火星地面流场具有非常好的重复性。基于该研究发展的电弧风洞中红外激光吸收光谱诊断技术,可以为研究火星进入器气动热环境和防热材料烧蚀-催化特性提供精细化测量能力。

CO_(2)激光对氧化钒成像设备干扰实验研究

随着红外成像技术发展,非制冷氧化钒探测器在多个领域得到了应用,其在激光辐照下的热效应如何,也成为了当前研究方向之一。本文首先分析了氧化钒成像探测器结构和工作原理。其次开展了激光辐照饱和及点损伤条件下,106μm脉冲激光辐照氧化钒成像设备实验。在激光辐照饱和条件下,光斑中心像元出现饱和现象,激光辐照结束后,该像元响应较辐照前增加了约20个灰度;该像元周围像素出现了环状异常,非均匀性校正后探测器恢复正常;在激光辐照点损伤条件下,出现了圆环干扰效应,光斑中心像元出现了损伤,即使非均匀性校正也无法恢复;给出了相应激光功率密度。根据实验结果,对衍射效应进行了仿真,指出衍射、探测器热效应及热量“溢出”是导致探测器像元异常像素数大于辐照光斑的原因。本文对非制冷氧化钒探测器研制及干扰效应研究具有重要参考意义。

超声和Er:YAG激光冲洗活化技术对人感染根管牙本质的渗透效果

目的体外评估超声和Er:YAG激光冲洗活化技术对次氯酸钠溶液在人感染根管牙本质中渗透的影响,为临床感染根管的治疗提供参考。方法收集36例感染根管,根据冲洗技术随机分组:常规注射器冲洗(conventional syringe irrigation,CSI)组12例、被动超声冲洗(passive ultrasonic irrigation,PUI)组12例、Er:YAG激光光子诱导光声流技术(Er:YAG laser and photon-induced photoacoustic streaming,PIPS)组12例;收集36例清洁根管,根据冲洗技术随机分组:CSI组12例、PUI组12例、PIPS组12例。纳入根管均为后牙的直根管,所有根管经标准化牙根长度后进行机械预备、相应动力冲洗流程,随后使用2%亚甲蓝溶液根管内染色,观察冲洗剂渗透区域。使用EXAKT硬组织切磨系统取根管冠、根中、根尖1/3处100~150μm的横向硬组织切片,采用光学显微镜观察并测量数据(最大渗透深度、平均渗透深度、渗透百分比)以评估染料渗透效果。结果3种冲洗技术下,在根管的全长,感染根管中的最大渗透深度、平均渗透深度、渗透百分比均显著小于清洁根管,差异均有统计学意义(P<0.05)。在感染根管的冠方、根中以及根尖,PIPS组分别在渗透百分比、平均渗透深度以及最大渗透深度上大于CSI组(P<0.05);PUI组和CSI组的最大渗透深度、平均渗透深度和渗透百分比的差异无统计学意义(P>0.05);PIPS组和PUI组的最大渗透深度、平均渗透深度和渗透百分比的差异无统计学意义(P>0.05)。结论感染根管的牙本质渗透性弱于清洁根管;Er:YAG激光冲洗活化技术可显著改善次氯酸钠溶液对感染牙本质的渗透效果,而被动超声冲洗并未显著改善渗透效果。

中红外Fe:ZnSe激光技术最新研究进展

3-5μm中红外激光处于大气传输窗口,在分子光谱学、环境遥感、工业加工、空间通讯、光电对抗等领域有重要的应用前景。过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体可以直接实现中红外激光输出,是最有前途的技术途径之一。具有优良物理特性和光谱特性的Fe：ZnSe晶体是高效、宽带可调谐中红外激光介质的有力竞争者,介绍并分析了Fe：ZnSe晶体的光谱特性及其制备方法,综合评述了Fe：ZnSe激光技术的发展历程和最新研究进展,指出制备高光学质量的Fe：ZnSe晶体和研制3μm波段高效、高能窄脉冲泵浦源是发展实用室温Fe：ZnSe激光器当前面临的挑战。并对实现室温高能、高功率Fe：ZnSe激光的关键问题进行了讨论。

磷锗锌光学参量振荡器技术研究

报道了一台高重复频率2μm光学参量振荡器泵浦的磷锗锌光学参量振荡器。磷锗锌晶体（ZnGeP2，简称ZGP）采用Ⅰ类相位匹配方式，切割角度θ为55°，φ为0°．尺寸5．5mm×6mm×18mm，在4．0kHz重复频率下。当注入5．2W的2μm圆偏振光时．获得310mW中红外输出，p偏振态2μm到3～5μm光-光转换效率12％。通过调节晶体的角度，实验获得ZGP光学参量振荡器的波长调谐曲线。在误差范围内与理论变化规律相符。

机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制

对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹面光栅曲率半径、光栅口径、金刚石刀头横向尺寸之间关系的数学表达式,理论分析了光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径的取值范围,研制了10.6μm激光系统用曲率半径为30 m的凹面金属光栅。检验结果表明,光栅的槽形质量较好,光栅的衍射效率可达96.8%以上。

太阳辐照对近红外激光高度计接收系统的影响

根据太阳辐射传输理论,对一星载近红外激光高度计样机在轨运行时,不同的姿态所受到的太阳辐照进行了分析.该激光高度计的工作波长为1064nm.结合激光高度计样机的系统灵敏度,分析得到在激光高度计正常工作时,系统所接收到的星球表面漫射的太阳辐照产生的背景噪声约是系统灵敏度的十分之一,对系统的影响可以忽略.根据雪崩二极管的损伤阈值以及太阳直接辐照时到达探测器的太阳辐照,得到在空间没有任何保护措施的情况下,雪崩二极管所能承受的太阳直接辐照持续为4 s.根据分析所得结果,提出了改进措施,为系统的进一步完善提供了依据.

红外源强度对激光干扰效应的影响

分析了红外目标源辐射强度随距离和时间的变化。在不同红外源强度的条件下,进行了红外源强度对红外系统输出信号的响应定标。同时,在激光辐照功率67W和辐照时间460ms条件下,用1.06μm连续ND:YAG激光对不同红外源强度下红外系统输出信号的干扰效果进行了对比实验。结果表明:激光对红外系统的干扰效果与红外目标源的强度成反比。当红外源强度在红外系统工作的线性范围时,激光对红外系统的干扰效果最明显。

高功率中红外3.8μm激光器

采用1.06μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1%,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。

多模复合导引头总体技术研究

多模复合导引头技术被认为是当前最有发展前途的寻的制导技术,主要论述了国外多模复合导引头的总体方案,各分系统的组成原理,并对发展多模导引头技术提出设想.

激光辅助照明主动红外成像研究

介绍了激光辅助照明主动红外成像系统的基本原理和组成、激光光源的制作和技术参数、光学系统和接收器件的选用。研究了半导体激光光纤耦合器件作为夜视光源其制作中光束整形、均匀化方法和性能指标,并根据CCD相机光谱进行分析来选用合适的接收器件。研制出一台激光辅助照明主动红外成像样机,通过多次外场实验,获得质量较好的夜视图像。该设备造价低廉,像质较好,可以用于民用的安全监控,也可作为轻武器火控或单兵观瞄等用于军事领域的夜视观察。

微米铜粉对红外、10.6μm激光的衰减性能研究

为选择一种能够遮蔽红外与激光的烟幕干扰材料，在烟幕箱中测试了组分配比不同的微米铜粉的红外与10．6μm激光烟幕透过率，当烟幕浓度为1．0g·m^-3时，1—3μm，3-5μm，8～14μm红外的透过率均小于30％，10．6μm激光的透过率小于20％，红光铜粉、青红光铜粉和青光铜粉对红外与10．6μm激光的衰减能力逐渐增强；同时测试了微米铜粉对红外热像仪的干扰效果，浓度为2．0g·m^-3时，青光铜粉能够完全遮蔽红外热像仪。

红外激光辐照探测器材料温升的数值计算

采用数值方法，考虑自由载流子吸收、单光子光致电离吸收和双光子光致电离吸收等激光吸收机制以及材料的光学、热学性质对温度和载流子密度的依赖性，通过求解能量输运方程以及温度扩散方程，研究了探测器材料受连续波红外激光辐照时的温升过程，讨论了材料的温升与入射激光波长、功率和辐照时间的关系。

光学弱相干测温

将光学弱相干层析与激光干涉测温结合，提出了一种新型测温方法：光学弱相干测温．该方法利用光源的弱相干性抑制背景反射光，同时使待测相位通过光学方法放大，测温精度显著提高，特别适用于较薄样品。

抗红外/激光双模烟幕干扰材料的研究

本文以SiO2、CaCO3、MgO、TiO2等为原料，利用高温烧制的方法，制备出了能够遮蔽8～14μm波长红外光和10．6μm、1．06μm波长激光的烟幕干扰材料。研究结果表明，当该烟幕干扰材料的平均粒径如为4.2μm时，具有很好的遮蔽效果，对8～14μm波长红外光和10．6μm激光遮蔽率≥85％（透过率≤15％），对1．06μm波长激光遮蔽率≥80％（透过率≤20％），同时又具有较长的持续遮蔽时间。

激光参数对红外成像系统干扰效果影响的实验研究

针对激光对红外成像系统的干扰效果是光电对抗领域的一个研究热点,采用波长10.6μm的CO2调谐脉冲激光器,通过漫反射板反射激光能量到像元数为320×240的多晶硅非制冷焦平面红外热像仪上进行激光干扰红外成像系统的实验。在实验中研究了干扰激光能量、重复频率、波长、光斑大小等激光参数对干扰效果的影响,并从图像质量的角度分析了激光参数对干扰效果的影响。结果表明,随着干扰激光能量密度、重复频率、波长和光斑的增大,干扰效果提高。此外,漫反射干扰的效果证明这种干扰方式是可行的,该方式可避免干扰源成为未来将出现的反辐射光电制导武器的诱饵,为CO2激光干扰装备提供一种新的战术配置方法。

红外烟幕述评

阐述了烟幕对抗的机理及其布放装置和布放方法，介绍了几种典型烟幕的组份。

激光对红外系统的失效机理和破坏效应研究

根据红外光学系统的会聚特性,用光学增益方法分析了红外系统中各元件对应的光强分布,确定了位于焦面附近光学元件是激光破坏的易损部件,并提出了强激光对红外系统元件损伤,造成其探测、制导功能失效的硬破坏机理;由红外滤光片、探测器和信号处理电路与入射激光波长的光谱响应分析,提出了弱激光对红外系统干扰,导致其探测、制导功能在激光辐照一段时间内失效的软破坏机理;开展了激光辐照红外系统的失效验证实验,较好地解释了其失效的机理和效应。

光电侦察告警技术的装备与发展

介绍了光电侦察告警技术的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展光电侦察告警技术的优势和重要性,重点探讨了激光侦察告警、红外侦察告警、紫外侦察告警和复合侦察告警技术的性能及其特点;最后分析了光电侦察告警技术的未来发展趋势。

红外与激光复合隐身

在分析了平衡态辐射理论及其应用范围的基础上，根据材料对瞬态激光存在的驰豫反射现象，提出了非平衡条件下的辐射参数表达形式和红外与激光复合隐身存在的理论基础。