激光点火系统的设计

叙述了激光点火系统的概况，介绍了激光点火系统在制造过程中的光纤抛光、壳体密封、接头耦合及装药等工艺，讨论了降低点火阈值和作用时间的几种途径。

激光点火系统上位模拟器研究

激光器件的优良性能大大提升了它在武器系统中的应用前景。上位模拟器是模拟武器系统对激光点火系统实施指令的控制单元,通过上位模拟器的操作可以实现对激光点火系统的远程控制。上位模拟器的研究是基于硬件和控制软件的,具备有发火控制、保险与解除保险控制、通讯、温度检测与背向光检测等多种控制功能。上位模拟器的研究为激光点火系统在武器系统中的实际应用奠定了良好的基础。

对《新型的“红外线激光点火系统”》一文的两点不同看法

贵刊1983年第一期刊登了关于“红外线激光点火系统”一文,阅后启发很大。红外线激光点火系统是一种无白金电子装置,优点很多,应该积极推广应用。现在,仅就该文介绍点火装置对汽车的作用谈点不同看法。汽油是一种碳氢化合物,经汽化器与空气混合后成为一种可燃混合气,这种混合气进入气缸内,经电火花点燃(爆发)后,生成一氧化碳和氮氧化物、不完全燃烧的各种碳氢化合物。

俄成功试验氢氧火箭发动机激光点火系统

俄罗斯化学自动装置设计局于20l8年6月20日成功进行了俄罗斯首次氢氧发动机激光点火系统试验。试验中发动机三次启动，验证了激光点火系统在启动时与启动后低温作用与热作用等所有工况下的可靠性。此次试验在化学自动装置设计局与克尔德什研究中心合作框架下完成，旨在实施试验设计项目“未来运输系统新一代火箭发动机与主发动机动力装置基础元件研制”。试验完成后，化学自动装置设计局将对试验结果信息进行详细分析，并制定该领域后续工作方案。

基于新型半导体激光系统的B/KNO3/PF点火特性

为了研究点火系统的发火性能和点火特性,设计了一种新型可自检半导体激光点火系统和以微米级B/KNO3/酚醛树脂(PF)为装药的激光点火器。采用热重-差示扫描量热技术(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、激光反射率和发射光谱等测试获取了药剂的形貌尺寸、元素分布、热性能、激光吸收效率和药剂粒子激发谱线等性能参数;通过激光点火系统启动点火器发火研究了激光脉宽对B/KNO3/PF药剂发火性能和点火特性的影响。结果显示:较大PF质量比(4.8%)的和较小颗粒(平均粒径6.97μm)的B/KNO3/PF药剂在DSC曲线中起始反应温度降低,放热量增加。点火器点火启动分为一次点火和二次点火两个过程,激光脉宽对点火器的点火特性有显著影响。当激光脉宽为5 ms和10 ms时,点火器能够正常发火,其50%发火能量分别为6.23 mJ和12.54 mJ。通过调节激光的脉宽和能量,获得点火器的一次点火延迟时间为3.50~4.69 ms,二次点火延迟时间为7.23~8.08 ms,火焰持续时间为58~83.5 ms;当激光脉宽为2 ms时,激光点火系统无法激励点火器正常发火。这种特性与半导体脉冲激光能量输出规律相符合。

激光点火系统损耗检测温度误差补偿方法

点火通路损耗检测精度是激光点火系统的一个重要指标,其在很大程度上决定着点火系统状态判断的准确性。针对激光点火系统损耗检测精度随温度变化的问题,对不同温度条件下激光点火系统的点火通路损耗检测精度进行了分析。分析结果表明,探测器暗电流、运放输入偏置电流和输入失调电压等均会影响检测精度,且检测偏差随温度升高而增大。建立了点火通路损耗检测温度误差模型,在-40℃~75℃范围内,采用温度误差模型进行补偿后,火工品发火前的损耗检测偏差(峰峰值)从0.62dB减小为0.16dB,火工品发火后的损耗检测偏差(峰峰值)从1.45dB减小为0.30dB,提高了损耗检测的精度,为判断是否具备发火条件及发火状态提供了有效支撑。

激光二极管点火系统驱动电源设计

激光二极管由于体积小、重量轻、转换效率高、容易实现光纤传输等优点，已经广泛应用于军事、科研、工业等各个领域。由于激光二极管是一种具有极高量子效率的器件，微小的电流变化将导致光功率输出的极大变化和器件参数（如波长、噪声性能、模式跳动等）的变化，这些变化直接影响激光器件的安全工作和应用要求。激光点火系统需要激光二极管以脉冲方式工作。因此，需要设计出恒流特性稳定、脉宽控制准确、抗干扰能力强，并具有防过冲、反冲和浪涌的保护电路的驱动电源，以保证激光器稳定工作、性能可靠和使用寿命长。

激光点火技术的发展

介绍了激光点火系统的主要构成及研究进展 ,对激光点火过程及药剂点火特性的各种数值模拟方法进行了评述 ,对激光点火装置的应用进行了展望。

烟火剂的激光二极管点火第一部分：数字模拟

创立了一个在激光光束作用下，反应国体的变热和点火过程的数字模型。采用一种显示模式（explicit scheme)，对瞬态的、二维热方程进行了数字式求解。一个非线性的源项（source term,指Arrhenius方程）使得对这类问题的分析求解变得复杂化。激光束的吸收深度被认为只有几个微米深。研究了吸收深度系数的作用。用这种模型测定了激光能量密度、激光照射时间和热扩散率对点火的效应。这种数字模型已经被用到了对炸药类的激光点火系统的设计当中。证明了用纤维光导输出为0．6W的激光二极管进行点火是最合适不过的。

内装激光点火器的燃烧发动机

奥地利的Jenbacher气体发动机制造商最近发明了一种用于燃烧发动机的激光点火系统。该系统将一聚焦激光引入发动机的燃烧室，以点燃烧料／空气混合物。其特点是有一个f〈1．3的透镜装置，将光聚焦为一个不足6×10^－6 mm^2的光斑。每个发动机的气缸都可配置一支激光器，或者以分束片或转镜将一束激光进行分束。这种点火方案适用于多种燃料，包括汽油或液化石油气。（No．32）

高功率脉冲激光对阶跃折射率多模光纤损伤机理

理论分析和模拟仿真研究了激光点火系统中光纤端面损伤、光纤初始输入段损伤和光纤内部损伤机理。结果显示:端面损伤主要是由光纤端面的杂质和缺陷引起;光纤初始输入段损伤是由光束的初次反射造成光纤局部激光能量密度增大引起的;光纤内部体损伤主要由于激光自聚焦效应引起损伤和光纤受到的意外应力产生微小碎片,吸收激光能量,引起光纤局部损伤。给出了激光点火系统中提高光纤损伤阈值的一般方法,主要包括光纤端面处理、设计合理的激光注入耦合装置。

奥克托今与碳黑混合炸药的激光起爆研究

在爆炸技术领域正开发研究工业应用的近红外激光二极管以研制光学点火起爆元件，这些光学起爆元件相对的比电起爆元件更具有先天的安全性。但遗憾的是，大多数含能物质不能强有力地吸收近红外区的这种激光能量以便直接通过激光作用于点火。为了解决这个问题，把光吸收添加剂与含能物质可以配制起来以增加光吸收效率。由于碳黑的特殊吸收性能和化学安定性，它总是作为添加剂专门用于激光点火的配方中。为了鉴定出主要的工艺过程以确定含有碳黑的含能物质配方对二极管辐射的敏感度，作为详细研究已经挑选出两种HMX／碳黑混合炸药。通过测量碳黑的反射能力和鉴于它的空间分布来说，描述混合炸药吸收特性的一个模型已经提出。这个吸收模型，连同HMX的化学分解动力学的典型描述，被并入到反应热流程序中。后来的计算成功地预测了碳黑浓度和激光脉冲宽度对点火阈值的影响。

光纤耦合界面的烧蚀问题

通过实验研究了大能量激光束对光纤连接头和光纤端面的烧蚀作用。烧蚀主要发生在铜质连接头与石英光纤纤芯之间的粘合剂区域 ,并且部分烧蚀产物沉积在光纤端面上。实验表明 ,激光能量耦合效率η随激光束的作用次数n的增加而呈指数衰减 ,即 η =n-γ或 η =a +bexp(-λn)。

配有激光点火器的燃烧发动机

位于奥地利的Jenbacher公司是一家气体发动机制造商，发明了一种用于燃烧发动机的激光点火系统。此系统将一聚焦激光引入发动机的燃烧室，以点燃烧料/空气混合物其特点是有一个f〈1．3的透镜装置，将光聚焦为一个小足6×10^-6mm^2的光斑。每个发动机的气缸都可配置一支激光器，或者以分束片或转镜将一束激光进行分束。这种点火方案适用于多种燃料，包括汽油或液化石油气。