Effects of laser waveform on the generation of fast electrons in laser–solid interactions

In the scheme of fast ignition of inertial confinement fusion,the fuel temperature mainly relies on fast electrons,which act as an energy carrier,transferring the laser energy to the fuel.Both conversion efficiency from the laser to the fast electron and the energy spectrum of the fast electron are essentially important to achieve highly effective heating.In this study,a two-dimensional particle in cell simulation is applied to study the generation of fast electrons from solid-density plasmas with different laser waveforms.The results have shown that the slope of the rising edge has a significant effect on fast electron generation and energy absorption.For the negative skew pulse with a relatively slow rising edge,the J×B mechanism can most effectively accelerate the electrons.The overall absorption efficiency of the laser energy is optimized,and the fast electron yield in the middle-and low-energy range is also improved.

Effects of output waveforms on penetration for Nd :YAG laser welding

By using a Nd: YAG laser welding system devised for transmitting continuous, rectangular and pulsed waveforms, comprehensive and deep investigation is focused on the effects of several parameters of rectangular waveform and pulsed output wave superimposed on a rectangular waveform on the penetration depth of weld. Research results indicate that the average power, duty cycle, frequency and peak power of rectangular wave affect the weld penetration depth to different extent. Results of experiments and analysis also indicate that the pulse delay time, pulse width and the power ratio of pulse to rectangular waveform seriously influence the penetration when the pulsed wave is superimposed on a rectangular waveform.

多发多收周视激光引信时刻鉴别方法

难以区分后向散射信号和目标回波信号是影响引信探测精度的重要因素。此外,当回波信号处于饱和状态时常规时刻鉴别电路失效。根据烟尘环境下激光探测回波信号的特点,提出一种基于多发多收激光引信的全波形采样时刻鉴别算法,以有效提取目标回波信号,并完成激光测距计时终点的选择。为抑制噪声干扰并保留原始回波信号的主要波形特征,对回波信号进行滤波和阈值截取的预处理,并在预处理后信号的基础上采用特征提取法,以特征信号的形状特征代替原始回波信号的形状特征。为验证算法的可行性,针对激光探测中三类回波信号进行试验。试验结果表明:新算法能够有效识别出三类回波信号,并针对不同的回波信号计算最佳回波返回时刻,有效提高了时刻鉴别的精度。

两种波形调控方法获得单次谐波光源的研究

本文利用啁啾波形调控和双色场波形调控对单次谐波光源的产生进行了研究.结果发现:在啁啾波形调控下,单次谐波光源的调节范围在170次到370次谐波区间,能量调节范围较宽.并且,单次谐波的产生对激光脉宽和光强的要求不高.在双色场波形调控下,单次谐波光源的调节范围仅在80次到110次谐波区间,能量调节范围较窄.并且,单次谐波的产生对激光脉宽和光强的要求较高.

太瓦飞秒脉冲激光峰值功率测量装置及测量不确定度分析

超短超强脉冲激光(飞秒强激光)具有极高的峰值功率,在激光惯性约束聚变、高能物理、激光微加工等领域具有广阔的应用前景。飞秒脉冲激光峰值功率是评价超短超强脉冲激光系统性能的重要参数。介绍了基于光谱相位相干直接电场重构法的太瓦量级飞秒脉冲激光峰值功率测量方法、测量装置组成和工作原理,搭建了一套太瓦量级的飞秒脉冲激光峰值功率测量装置,分析和讨论了影响太瓦激光峰值功率测量结果的测量不确定度分量来源和主要因素。测量峰值功率的重复性为2.9%,测量不确定度达到17.6%(k=2),有效解决了太瓦量级飞秒激光峰值功率测量问题。

三色激光在充气波导管内产生孤立阿秒脉冲相位匹配条件的分析(特邀)

对比优化与未优化的三色光组合发现,当高次谐波场在波导管内传播时,仅当单原子响应中始终保持单个发射峰,或者在合适相位匹配条件下单原子响应中的多余发射峰被抑制时,才能有效地产生孤立阿秒脉冲。比较不同三色光组合下产生的孤立阿秒脉冲的性能,确定基频激光(1600 nm)与其二倍频场(800 nm)、四倍频场(400 nm)的优化组合是在波导管内产生孤立阿秒脉冲的最佳组合。

可编程多脉冲绿光激光器

为了满足平面激光诱导荧光技术和反射物速度干涉仪系统的应用要求,研制出一套可编程多脉冲绿光激光器。采用光强可编程技术,在任意波形发生器中输入一长脉冲电压波形,并将其加载到电光调制器上;通过对此电压脉冲波形的编辑,在实现时域上控制光强的同时输出多脉冲,且多脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度及脉冲波形均任意可调。结果表明,放大过程的波形畸变得到矫正,获得脉宽为110 ns的绿光单脉冲方波;脉宽为50 ns、时间间隔5μs的绿光双脉冲方波;脉宽为40 ns、50 ns和60 ns、时间间隔为2μs、1μs的绿光三脉冲方波。该研究为平面激光诱导荧光技术和反射物速度干涉仪系统提供了参考。

时-空域波形优化延伸高次谐波截止能量的研究

在高次谐波发射三步模型的指导下,理论研究了三色场时-空域波形调控对谐波截止能量的影响.在时域调控下,通过改变三束激光场的强度比、相位和延迟时间获得了最佳的三色场时域波形.在该波形下,谐波截止能量得到最佳延伸.在空间调控下,在上述最佳波形的基础上选择适当的正向激光非均匀效应后,谐波截止能量得到了进一步延伸.并且,随着非均匀参数增大,谐波截止能量也可持续增大.通过分析激光波形、空间非均匀效应和谐波发射过程给出了谐波截止能量延伸的原因.并且,通过叠加部分谐波可获得脉宽为45 as的单个脉冲.

基于卷积神经网络的机载激光海洋测深波形分类

海洋测深的波形分类的结果会影响整体海洋勘测的精度,为降低波形分类误差,提高海陆分界精度,基于卷积神经网络研究机载激光海洋测深波形分类方法。提取海洋测深回波,明确机载激光雷达的测深原理,计算反射回波强度,以计算水深深度;基于卷积神经网络提取候选回波,得到目标函数的响应卷积曲线,获得反卷积的函数估计值,对其进行过滤操作;设计波形分类算法,计算卷积运算输出的波形尺寸,判断信号检测通过的标准复杂度,以获得海洋测深波形的分类方法。在四种波形分类方法的对比中,卷积神经网络算法的分类精度均大于95%,分类精度更高,更优。

基于改进VMD-WTFD算法的二次谐波光谱信号反演分析

采用变分模态分解和小波阈值调整函数(VMD-WTFD)算法在处理噪声时,信号波形恢复往往偏离标准的谐波信号,导致反演结果出现偏差。提出了一种改进VMD-WTFD算法,该算法采用新型阈值函数对VMD-WTFD算法进行改进,然后以此改进算法对二次谐波光谱信号进行反演分析。仿真与实验结果表明:与其它几种降噪算法相比,改进VMD-WTFD算法在不同调制度下反演出的原始信号的峰值、峰位和峰谷值更接近原始标准二次谐波光谱信号,去噪后的信噪比为17.545 dB,相关系数可达到0.9929;可以较清晰地反演出人体呼出气体中CO_(2)的二次谐波幅值。

激光选区熔化波形进风道结构设计仿真及实验研究

在激光选区熔化增材制造设备中,风循环系统不仅起到防氧化的作用,更重要的是在成形区形成的风场可以将成形过程中金属粒子产生的黑烟、飞溅等工艺副产物带走,而这也对成形件的质量有着重要影响。基于目前南京中科煜宸RS450型激光选区熔化成形设备存在的金属粒子飞溅、黑烟残留问题,运用SolidWorks、AnsysFluent等软件对风道与整体成形仓成形区域的流道进行仿真模拟,再结合实际需求以及模拟效果提出波形进风道新型吹风结构并进行优化。通过仿真数据表明,成形过程中产生的飞溅、黑烟残留过多是由于成形区风场分布不均匀造成的。经过仿真优化,极大地改善了风场分布不均匀的情况,并通过实验予以验证。采用优化后的波形进风道结构进行试件的致密度实验,也得到极大改善。

激光切割调高器微距测量传感器设计

该文针对现有的激光切割调高技术需求,提出一种基于电容器原理的非接触式微距测量方法,该方法是通过克拉泼振荡电路将激光切割喷嘴与工件之间形成的电容器电容信号调制转化为一定频率的高频正弦波信号,并基于电流反馈型的运算放大器和波形转化电路实现高精度、无失真、极低时滞的信号放大与波形转化。最后通过实验分析,该传感器满足信号输出稳定、重复性良好、分辨率高和量程合适等要求,达到激光切割调高技术需求的理想测距效果。

激光回波波形分析小目标检测成像方法

通过信息处理提高激光成像对目标信息的感知和获取能力是该领域重要的研究方向。现有激光成像系统的分辨率上限取决于目标处成像光斑的大小,在仅利用回波时延和强度信息的前提下,光斑内小目标回波信号被背景目标信号所掩盖,难以有效实现对小目标的信息提取与检测成像。通过建立激光成像回波信号模型,构建了激光回波分解和子目标信号提取算法,可以有效恢复出激光回波信号中被掩盖的小目标回波信息,从而实现对光斑内小目标检测成像,提高激光成像的信息获取能力。对真实数据的实例分析验证了该方法的有效性。

遮蔽目标激光雷达回波波形的建模与仿真

为了探索利用激光雷达探测遮蔽目标,研究了遮蔽目标对激光雷达回波波形的影响,采用数学建模的方法,构建了遮蔽目标激光雷达回波模型。该模型充分考虑到了脉宽展宽、光谱反射率、退偏振等因素对回波波形的影响,并利用该模型取得了对遮蔽目标激光雷达回波波形的仿真数据。结果表明,不同目标的反射率和退偏度对回波波形有着较大的影响,这为今后研究利用回波波形探测遮蔽目标奠定了基础。

机载激光雷达的作物叶面积指数定量反演

为了进一步挖掘激光雷达在植被垂直结构探测上的潜力,通过引入Kuusk的多层均匀冠层方向反射模型的单次散射部分,基于激光雷达发射和回波波形的高斯特征,模拟作物激光雷达回波,建立了作物叶面积体密度和叶面积指数的反演方法。模型输入参数的敏感性分析显示:G函数对反演结果的影响比土壤和叶片反射率大。最后利用"黑河综合遥感联合试验"的数据对反演方法进行了验证:反演的作物叶面积体密度与实测数据基本一致,叶面积指数反演的相对误差为12.5%。结果表明该方法可以有效反演作物叶面积体密度和叶面积指数,为作物结构参数反演提供了新的途径。

飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试技术

飞秒激光在激光核聚变、卫星精密测距、激光微加工等领域具有重要的应用前景,同时也是产生太赫兹波的主要泵浦源。介绍了国内外飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形的测试方法,比较了自相关法、频率分辨光学快门法、光谱相位相干直接电场重构法的优缺点。自相关法具有脉宽测量范围广、结构简单等特点,但不具备脉冲波形测试能力。光谱相位相干直接电场重构法对待测激光光束质量要求较高,不适合大量程范围激光脉宽快速测量。为满足10fs～5ps大量程范围超短激光脉冲宽度和脉冲波形的测试需求,采用自相关法及二次谐波频率分辨光学开关法研制飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试仪,时间分辨率优于2fs。

激光频率调制线型分析

在激光频率调制的理论分析中 ,一般采用正弦波调制、正弦波解调 ,而没有讨论调制和解调的其它情况。本文主要分析了Guass线型吸收的情况下 ,锯齿波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果和三角波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果 ,以及调制深度对信号谱形和信号强度的影响。我们发现 ,在锯齿波调制、方波解调情况下 ,一次、二次谐波谱形与正弦波调制情况区别很大 ;但在三角波调制、方波解调情况下 ,可以获得和正弦波调制、正弦波解调情况相似的结论。另外 ,不同的调制深度对输出的调制谱形也有重要的影响。我们还用甲烷的可调谐红外激光调制吸收光谱实验验证了理论分析结果。最终得到结论 :频率调制谱的信号谱形及信号强度与调制波形。

激光成像雷达成像仿真技术研究

提出了一种模拟激光戍像雷达图像的新方法,该方法基于激光成像雷达的基本工作原理,结合激光在大气传输过程中的消光效应和激光成像雷达的光电噪声,对整个成像过程进行了高精度模拟.实验结果表明,该方法仿真的激光回波波形与实测波形比较接近,仿真得到的图像具有较高的可信度,并且已经在激光成像雷达样机设计和后继的匹配定位导航研究中得到应用.

高分七号卫星激光测高仪总体设计与在轨验证

高分七号卫星搭载了我国首台全波形体制激光测高仪,它具有测距精度高、指向稳定和长寿命的特点,在少量或无地面控制点情况下,以激光足印为高程控制点,与测绘相机数据联合平差,可实现1∶10000比例尺地图对平面误差和高程精度的要求。文章论述了高分七号卫星激光测高仪的总体设计思路,并给出了高速采样全波形测距、基于足印相机的激光指向测量、长寿命固态激光器的设计方案和地面验证结果。激光测高仪发射入轨以后,对激光测距精度、激光指向测量精度、激光出光次数和能量遥测进行了统计和分析,结果表明:激光测高仪状态良好,测距精度优于0.3 m,满足设计指标要求。

激光遥感目标回波脉宽展宽特性实验

随着激光遥感探测技术的发展,目标回波脉冲特性对遥感探测的影响成为新的研究热点。脉冲展宽特性是激光回波的重要特性,其影响到回波接收信噪比和测距精度。为此,通过实验研究了目标回波脉冲展宽特性。描述了激光遥感回波波形采集实验系统主要构成以及关键技术参数。介绍了直射和倾斜入射情况下激光遥感目标回波脉宽展宽模型,并根据模型描述了回波脉宽展宽特性。对垂直探测楼房墙壁和倾斜探测草地的实验数据进行了分析,并将实验结果和理论分析数据进行了比较,取得了较好的一致性。最后提出了利用激光遥感回波脉宽展宽特性反演目标倾斜角的方法。