带裂纹碾压混凝土层面强度尺寸和边界效应

研究了碾压混凝土层面中带不同削弱度裂纹时远场强度的尺寸和边界效应,指出对强度影响的不仅仅是试件尺寸,也包括试件边界、裂纹长度和裂纹数量等因素.应用界面断裂力学理论和混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则,对Hu和Wittmann的强度效应律做了理论上的扩展,使之符合碾压层面抗拉强度的断裂特性;最后建立了碾压混凝土层面强度的尺寸与边界效应回归曲线.

高斯-谢尔模型列阵光束的远场发散角和远场辐射强度

推导出了高斯-谢尔模型(GSM)列阵光束通过自由空间传输其二阶矩束宽、远场发散角和远场辐射强度的解析表达式,并给出了GSM列阵光束与高斯光束具有相同远场发散角的条件.研究表明,具有相同远场发散角的GSM列阵光束与对应的高斯光束并不具有相同的远场辐射强度分布,这一特性与单束GSM光束的差异很大.

圆形球面虚共焦非稳腔的三维数值研究

通过对１／２共焦腔和稳定腔的计算，考查了同三维菲涅耳积分方程相应的Ｃ－８程序的可靠性。对激光在三维圆形球面虚共焦非稳腔中的传输作了计算和分析。取相同的远场传输距离且放大率由大变小时，强度分布由近场的投影分布逐渐趋于远场的高斯、超高斯分布。

近场强度分布对激光束光束质量的影响

为得到近场光束强度分布对激光束光束质量的影响程度,利用快速傅里叶变换算法对实验中测得的高能化学激光器产生的光束实例进行了计算。本次数据采集所用的激光器腔型为正支共焦非稳腔,最终输出的光束为空心的方环形。利用F因子对激光束近场强度均匀性进行了评估,并使用光束质量因子β值对一系列远场光斑的光束质量进行了评价。由计算结果可以得出,在本次实验样本中近场强度分布对激光束的光束质量β值影响在1.2～1.4之间。

强激光输出窗口热行为对光束质量的影响

为了研究强激光输出窗口热行为对光束质量的影响,从Strehl比的普遍公式出发,推导出热变形情况下考虑材料折射率温度效应的Strehl比计算公式和远场强度分布公式。计算并分析了蓝宝石、石英、单晶硅组成的窗口镜的热变形对光束质量的影响。激光功率越高,引起的窗口的热变形越显著,使得Strehl比和远场归一化强度越低,因而光束质量越差;在考虑到材料折射率的温度效应时,在相同的激光辐射条件下,蓝宝石的Strehl比随激光功率的变化较平缓。结果表明,高功率激光器的窗口热变形及其基片材料折射率的温度效应对远场光束质量具有较大的影响。

强激光与超音速自由剪切层的相互作用

以波长为10.6μm,半径0.1m,焦距106m的激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为物理模型,研究了由于辐射加热强激光束对流场的干扰以及激光束穿过流场后光束远场强度的分布。结果表明:由于流场的存在,使光束的远场强度分布产生了较为明显的变化,对于射流出口处不同的马赫数以及出口压力,流场对光场的远场强度分布影响不同;对于没有引起气体介质电离的强激光束,由辐射加热引起的对超音速自由射流剪切层流场的影响可以忽略。

强激光在超音速射流剪切层中传播的数值研究

以波长10 6μm、半径0 1m、强度166W的高功率CO2激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为计算模型,研究了由于强激光束辐射加热对流场的干扰以及激光束穿过超音速射流剪切层后远场光强分布的变化。结果表明:在不同的马赫数下超音速射流剪切层流场对激光束远场强度分布影响明显不同,流场密度分布的微小变化都会使光束远场强度分布产生显见的不同;对于透过超音速射流流场的非聚焦的强激光束,由强激光束所产生的辐射加热对流场所造成的干扰可以忽略。

基于波导间隔余弦分布的光学相控阵研究

为了提高稀疏光学相控阵的精度和效率,采用输出波导间隔成余弦分布的结构,基于绝缘体上硅平台设计出1×16光学相控阵;结合有效折射率法和2-D有限差分传播法进行了远场强度分布仿真模拟。结果表明,边瓣抑制比从89.72%减小到41.46%,主瓣半峰全宽从1.20°被压缩到0.81°;这种设计方法能够显著抑制栅瓣,进一步压缩主瓣。该研究在机器人避障、无人驾驶、目标探测等光束偏转领域将有广泛的应用前景。