连续波DF/HF化学激光器高超音速低温喷管混合性能的研究

高超音速低温(HYLTE)喷管是目前在燃烧驱动的连续波DF／HF化学激光器中广泛使用的一种喷管．为了掌握该喷管的混合性能，用激光诱导碘荧光(LIIF)法对实验室的单喉道小型燃烧驱动连续波DF／HF化学激光器的高超音速低温喷管的流场进行了测量。实验结果与理论研究一致，表明激光诱导碘荧光方法可以用于该种喷管混合性能的测量。     

聚光系统构形对激光推力器推进性能的影响

在喷管与聚光系统一体化设计时,聚光系统因其同时承担聚光和喷管两项功能而成为激光推力器的重要组成部分。通过改变聚光系统内表面的母线方程,可以改变点火区的大小、形状、点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数,而这些参数都会对激光推力器的推进性能产生影响。针对不同的聚光系统构形建立了相应的点火模型,数值计算与实验结果一致,即当注入能量不超过60 J时,在喷管出口直径相同的条件下,抛物形喷管点聚焦方式比环聚焦方式所获得的冲量耦合系数大,可达38.84×10-5N.s/J;而冲量耦合系数对点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数并不十分敏感。研究结果对于吸气式激光推力器的喷管构形设计具有指导意义。     

连续波HF化学激光器中“热”流场的测量

连续波 HF 化学激光器运转时,涉及到气体动力学、化学动力学及激光物理学等复杂过程。其中燃料气流(H_2)和氧化剂气流(F+F_2+He)在喷管出口以后的扩散混合过程具有极其重要的作用。因此,对喷管出口以后的流场的测试诊断是一个很重要的研究课题。用光学扫描法测量 HF 分子自发红外辐射的分布,只适用于大尺寸的喷管,而且测二维的光强分布需较长的测量时间。用拉曼散射法测流场,可得到各种气体组分的空间分布,但由于信号极弱,测量十分困难。用激光诱导荧光法测量流场,虽然其空间分辨率高,但在“热”流场条件下,由于荧光物质能与 F 原子     

周期性温度激励对MGDL混合性能及小信号增益系数的影响

将基于周期性温度激励的主动控制技术引入混合型气动CO2激光器（MGDL）研究,通过数值计算深入研究了周期性温度激励对MGDL主/副气流混合特性及小信号增益系数的影响。研究结果表明:与未施加周期性温度激励的情形相比,在MGDL副喷管出口位置施加特定幅值及特定频率的周期性温度激励后,可以显著增强主/副气流的混合效果并大幅提高混合喷管中的小信号增益系数。激励幅值和激励频率对主/副气流混合特性及小信号增益系数有重要影响:随着激励幅值的增加,小信号增益系数先增大后减小;在混合喷管下游区域,文中所选的六种激励频率条件下获得的小信号增益系数均高于未施加周期性温度激励时的情形;随着激励频率的增加,主/副气流的混合效果越来越好,但当激励频率增加到一定值后,主/副气流的混合效果不再发生变化。     

流动激光器喷管的无逆压特性曲线及选型

本文以“无逆压特性曲线”的形式,表示了圆弧型喉部二维跨超音速喷管流动无逆压时各参数间的相互定量关系,为喉部大曲率、快膨胀、无逆压的激光喷管提供了设计指南,配合本文的五参数可调跨超音速喷管型线联合计算程序,可进行这类喷管的计算机选型.在判断其他方法得到的该类喷管喉部流动逆压特性时,本文的特性曲线也可用作参考.     

湍流射流混合区长度分析

扩散式化学激光光腔内混合流场的研究对于新型激光武器的研制颇具实际意义。光能的有效利用取决于混合速度、反应过程、释热温升等过程的相互竞争。要求混合快,同时有足够的增益区长度,因而需要研究混合速率、增益区长度的定量关系。本文对二维列阵喷管的湍流混合过程给以合理的分析与假定。用两股出口速度不等的平行湍流射流之混合来模拟求解,在合理的假定条件下经坐标变换并给出混合流的相似型速度分布规律,将偏微分形式的动量守恒方程变换为三阶线性非齐次常微分方程,解得混合区边界随轴向距     

冷气流引射式小型DF激光器紧凑度分析

对影响冷气流引射式小型DF激光器紧凑度的主要因素进行了分析,以功率-气源体积比作为评价紧凑度的指标,在多种参数条件下对功率-气源体积比进行了计算,结果表明,随着激光器喷管列阵质量流面密度的增加,功率-气源体积比先增大后减小,并在喷管列阵质量流面密度约为3.3 gs-1cm-2时取得最大值;在激光尾气参数相同的情况下,提高引射喷管总压可获得更大的功率-气源体积比,但随着引射喷管总压的提高,引射喷管总压对功率-气源体积比的影响逐渐减弱;与氦气做引射工质相比,采用氮气和空气做引射工质可获得更大的功率-气源体积比。     

边界层对气动激光的影响

气动激光是用一排小的喷管将工质气体的振动能冻结,因此在下游可以获得反分布。喷管阵所冻结的振动能数量通常随着每个喷管尺寸的减小而增加。然而对这种尺寸的一个限制是边界层的损失,边界层会使气体的振动去活化。对冷却和未冷却喷管的这种影响做了分析,用的是包括高、低能态分布的层流边界层模型。分析包括喷管的尾流部分,并且确定了对光腔增益的影响。     

Rydberg态Cs原子的Stark效应的实验研究

利用原子束装置，采用双束波长为λ１＝８５２．１ｎｍ和λ２＝５１０ｎｍ激光的两步激发，实验研究了Ｃｓ Ｒｙｄｂｅｒｇ态原子在外加电场为０～６００Ｖ／ｃｍ时的Ｓｔａｒｋ扇形图，观察到在外电场的作用下能级出现τ混合和ｎ混合的现象。     

激光推进环聚焦数值模拟研究

设计了激光推进环聚焦系统,在考虑入射激光束与光船聚焦系统主轴偏离情况下,建立研究环聚焦性能的数学模型,并数值模拟研究了环形"点火"线的形状、大小、能流密度以及点火区域空间特性.数值分析结果表明:环聚焦系统在喷管内产生半径约为49 mm的环状点火区域,比点聚焦产生的点状点火区域要大一个数量级,从而使吸收室内工质加热更加均匀;当激光束从垂直入射到偏离入射变化时,聚焦能量不再均匀地分布在圆形环线上,而是向x轴聚积,整个点火区域呈扁环状,因此,近椭圆柱状喷管设计将极大地提高激光能量转换效率.     

哈达玛变换成像光谱仪中光谱混合像素点的解码方法

介绍了一种基于DMD的哈达玛变换成像光谱仪的物理模型,由于DMD微镜单元尺寸与探测器像元尺寸不匹配或者其他一些在光学设计和系统集成中的误差,导致这种光谱仪中采集到的编码图像上部分像素点出现的一种光谱混合现象。描述和分析了这些光谱混合像素点的编码原理,分析表明:这种光谱混合像素点无法直接用哈达玛反变换解码。为了准确地解码这些光谱混合像素点,改善复原后光谱图像的质量,提出了一种针对这种光谱混合像素点的解码方法。首先向光谱仪中导入一束激光并充满整个视场,针对编码图像中的光谱混合像素点确定一个解码系数。然后将这个系数带入光谱混合像素点的编码方程,即可解码它的光谱元。实验结果证明该方法是可行的。     

光折变的光学脉动现象及其非线性过程

报道了光折变LiNbO_3:Fe晶体中双光束耦合和四波混频的脉动现象。认为这种脉动现象起因于LiNbO_3:Fe晶体中的陷阱重复荷电波在光折变材料中感应出的运动折射率光栅。     

Optical correlation in Bi12SiO20 at 632.8 nm

Optical image correlation with a low-power HeNe laser has been demonstrated using the phenomenon of degenerate four-wave mixing in Bi12SiO20. Preliminary results for character recognition, using a compact two-dimensional image processor, are presented.     

部分集成局部特征尺度分解:一种新的基于噪声辅助数据分析方法

 局部特征尺度分解(Local Characteristic-Scale Decomposition,LCD)是最近提出的一种类似于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的非平稳信号分析方法.为解决LCD方法的模态混淆问题,论文首先提出了基于噪声辅助分析的集成局部特征尺度分解方法(Ensemble LCD,ELCD).然而,ELCD有类似于总体平均经验模态分解(Ensemble EMD, EEMD)和互补总体平均经验模态分解(Complementary,CEEMD)的固有缺陷,在此基础上,同时结合最近提出的随机性检测方法——排列熵(Permutation Entropy,PE),论文提出了部分集成局部特征尺度分解(Partly Ensemble LCD,PELCD)方法.仿真数据分析表明,论文提出的PELCD方法不仅能够有效地抑制LCD分解的模态混淆,而且在抑制伪分量的产生以及分量精确性等方面要优于CEEMD和ELCD方法.     

Differential frequency shift of picosecond pulse four-wave mixingin semiconductor optical amplifiers

A numerical investigation of picosecond optical pulse four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers has been undertaken to evaluate differential frequency shifting. This phenomenon appears as a shift of the central frequencies of the pump, probe and conjugate pulses during the mixing processes. The differential frequency shift is highly dependent upon the probe-pump frequency detuning and becomes more significant for shorter pulsewidths and higher pulse energies. It is also established that the differential frequency shifts between the pump, probe and conjugate pulses are different     

苯的二级相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)

设计了一套光路布置使用受激喇曼散射为相干光源,泵浦光子同受激光子之间混频,观测到苯的相干反斯托克斯喇曼散射共振现象,并获得很强的第二级相干反斯托克斯喇曼线.     

Effect of a four-wave mixing on multichannel amplification insemiconductor laser amplifiers

A general theory is developed to describe multichannel amplification in semiconductor laser amplifiers. It includes the effects of both gain saturation and carrier-density modulation. The carrier-density modulation, occurring as a result of beating among the neighboring channels, is responsible for nondegenerate four-wave mixing. This nonlinear phenomenon not only unequalizes the channel gains but also generates new sidebands on both sides of the boundary channels. The effects of four-wave mixing on multichannel amplification are illustrated by considering the 30-channel case in detail. The theory is useful for quantifying the amplifier-induced crosstalk and identifying the operating conditions for reducing such crosstalk in multichannel coherent communication systems     

有SBS场在内的四波混频过程

本文报道了用布里渊“镜”获得低于阈值的弱信号波前反演。用四波混频理论解释了该现象。     

An experimental study of harmonic SIS mixing at 205-235 GHz

A 230-GHz subharmonically pumped waveguide mixer employing superconducting tunnel junctions has been developed. We present, in this paper, an experimental study of harmonic superconductor-insulator-superconductor (SIS) mixing at 230 GHz, focusing mainly on its noise behavior. The mixer has a double-tuned waveguide structure and employs an array of four 1.7-/spl mu/m/sup 2/ Nb-AlOx-Nb SIS junctions in series, with /spl omega/R/sub n/C/sub j//spl sim/3 at 230 GHz. Harmonic quantum mixing occurred over an experimental frequency range of 205-235 GHz (local oscillator: 112.5-117.5 GHz), exhibiting corresponding double sideband noise temperatures of lower than 150 K, with a lowest value of 75 K at /spl sim/230 GHz. The measured mixer noise is believed to be the lowest yet reported for a mixer using subharmonic-pump configuration at this frequency. A phenomenon that we attribute to the third harmonic SIS mixing has also been observed.     

自适应掩膜信号集成局部特征尺度分解及其应用

局部特征尺度分解（LCD）是为克服经验模态分解（EMD）中均值曲线构造的不足而提出的一种自适应信号分解方法,已被应用于机械故障诊断领域.但LCD存在与EMD类似的模态混叠问题,为此,基于均匀相位差掩膜信号构造,提出了自适应掩膜信号集成局部特征尺度分解（AMSELCD）,该方法不仅能够将一个复杂信号自适应地分解为若干个本征模态函数和一个剩余项之和,而且能够有效地解决LCD的模态混叠现象.通过仿真信号分析,将AMSELCD与现有多种抑制模态分解方法进行了对比,结果表明了所提方法的有效性和优越性.最后,针对滚动轴承和转子碰摩故障振动信号的调制特征,将所提AMSELCD方法应用于转子碰摩和滚动轴承的故障诊断,对比和实验分析结果进一步验证了所提方法的有效性和优越性.