高稳定及免调试“猫眼”谐振腔He-Ne激光器的研究

提高谐振腔的稳定性一直是激光技术的一个重大问题。将“猫眼”逆向器作为反射镜,组成“猫眼”谐振腔可提高激光谐振腔的稳定性。以功率稳定性为参考指标,做了一系列对比实验来对比“猫眼”谐振腔He-Ne激光器和现有He-Ne激光器在失调特性、温度漂移方面的性能。结果表明,“猫眼”谐振腔激光器稳定性显著优于传统平凹谐振腔和凹凹谐振腔激光器。进行了免调节“猫眼”谐振腔He-Ne激光器的实验,“猫眼”谐振腔He-Ne激光器的功率稳定性达到了以前各种构造的He-Ne激光器无法达到的高水平。     

可应用于高效光电对抗的新颖结构激光谐振腔

光电设备具备的猫眼效应可以将入射的光线沿原路反射,基于这一现象,可以将该光学系统作为激光器的一个腔镜构成激光谐振腔。文中计算了猫眼效应光学系统作为激光器腔镜的等效反射率。实验中用灯泵Nd:YAG激光器,角锥棱镜和猫眼光学系统搭建了免调激光谐振腔,获得了激光振荡,激光起振的同时,在猫眼光学系统焦平面不同材质介质上留下烧痕。这种将对方光学系统作为激光器的腔镜,激光起振即摧毁的构成,可应用于光电对抗之中实现高效对抗。     

基于“猫眼效应”的Nd:YAG激光谐振腔

阐述了“猫眼效应”的基本原理,分析了将“猫眼”目标作为激光谐振腔腔镜,取代普通激光器球面腔镜,获得激光振荡的可能性;计算了“猫眼”目标作为激光腔镜时的等效反射率,指出利用激光在其焦平面的聚焦特性实现激光干扰的新方法。并在实验中得到证实。     

猫眼逆向调制通信链路信噪比分析

猫眼逆向调制激光通信比其他逆向调制通信方式的通信速率更快,其原因是通信链路逆向调制端的猫眼结构可以实现匹配尺寸更小的调制器。本文在柯林斯衍射积分公式的基础上得到经过大气衰减作用的猫眼激光回波接收功率,并进一步结合光电探测器噪声和大气湍流引起的闪烁效应,仿真分析了通信距离、湍流强度、激光波长、入射角度、猫眼孔径和接收口径对接收端信号信噪比的影响。     

“猫眼”逆向调制自由空间光通信技术

“猫眼”逆向调制自由空间光通信链路通过逆向调制器对入射光调制并使其原路返回到发射端,链路只需要在一端使用搜索、捕获、跟踪系统,和传统终端相比重量轻、能耗小、费用低、组网灵活。文章首先对“猫眼”逆向调制自由空间光通信原理进行分析,介绍了 “猫眼”光学系统和逆向调制器等核心元件的作用及特点,重点对“猫眼“光学系统优化方法及多量子阱电吸收型调制器和MEMS调制器的特点做了介绍,最后对MEMS调制器进行了简单的性能测试。     

CER腔He-Ne激光器

提出采用猫眼逆向反射器（ＣＥＲ）作为Ｈｅ－Ｎｅ激光器的运动腔镜,取代平凹胺的平面反射镜,以降低其对导轨直线性要求,提高该系统作为频率分裂位移传感器的量程。用矩阵方程讨论了各种ＣＥＲ的特性,给出相关理论分析和实验结果。     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

调制器失调下的大视场猫眼回波特性分析

基于猫眼效应的逆向调制激光通信系统可以实现更快的通信速率,但是在实际应用中系统一般为非理想状态,其中调制器失调对猫眼回波分布有着重要的影响。基于柯林斯衍射积分公式建立了调制器失调下的大视场猫眼回波分布模型,理论分析了调制器俯仰角与入射角的关系以及两者对回波分布的影响规律并进行了实验验证。结果表明:调制器俯仰角和入射角共同影响回波光斑的形状,若两者取值符号相反,可减弱产生的影响。利用这一特性可以增强回波强度,改善猫眼逆向调制通信系统的性能。     

一种用激光显示图形的装置

该装置包括氦氖激光器、氩离子激光器、多个水平偏转器及多个垂直偏转器。其结构特点是,氦氖激光器及氩离子激光器前置有水平偏转器、垂直偏转器信分辨色束的棱镜,各垂直偏转器前置有凸面反光镜。由设有图表数据软件的计算机控制,使各凸面反光镜     

猫眼终端回波闪烁效应分析

利用Rytov近似和物理光学传输矩阵法,研究了猫眼光学系统离焦量对逆向通信系统中猫眼终端回波闪烁效应的影响,得到了水平传输时高斯波束在接收平面的闪烁指数的表达式,通过数值仿真实验分析了猫眼光学系统的离焦量对接收平面光强闪烁指数的影响.结果表明,无论湍流和传输距离如何改变,总是存在一定的离焦量使得闪烁指数最小;离焦量增大时闪烁指数总体呈现先减小后增大的趋势,且随着距离和湍流的增大闪烁指数也增大.     

纳米激光器测尺中猫眼腔的优化设计

由双面增透的凸透镜和凹面全反镜组成的猫眼逆反器（CER），替代传统平凹腔中的平面腔镜可构成一具有较佳失调特性的猫眼腔（CEC）。根据腔中稳定振荡高斯光束的自再现特性，对腔内各处的q参量进行分析，证明了束腰刚好处于猫眼腔中凸透镜的位置，因此猫眼系统可用几何光学成像公式进行设计。但因光学加工或装配等误差，传统的光腔参量选择的经验公式不再适用，所以还利用了光线追迹和空间衍射计算方法对光腔参量的最佳选择进行分析。分析表明在其他参量不变的情况下，增加凹面输出镜曲率半径可较好地改善激光横场模式。最后对分析进行了实验验证。     

大视场激光主动探测系统实验

据实战条件下对狙击手远距离快速搜索的需求,基于猫眼效应理论改进了猫眼目标最大可探测距离模型,并运用MATLAB软件绘制了相关曲线。搭建了可以对猫眼目标进行大视场、远距离快速搜索的激光主动探测系统样机。实验结果表明,系统样机可以实现距离狙击手1 200 m范围内的激光主动探测,并针对普通和复杂背景图像提出了相应算法,提高了捕获图像的视觉效果,实现了基于猫眼目标特征的自动识别。该研究对提高和改进狙击手探测系统的作战效能具有十分重要的意义。     

激光主动侦察技术应用

光电设备或光学观瞄设备的光学窗口对入射激光具有较强的反射特性，该特性亦被称为“猫眼”效应．从理论上分析了猫眼效应产生的机理，并将理论计算结果与实验结果进行了比较；论述了基于“猫眼”效应的激光侦察技术原理，最后介绍了该技术的应用．     

一种新型的热稳腔

一种新型的热稳腔,由半导体激光泵浦源、全反射镜、固体激光介质、x向位置可移动的补偿透镜、输出镜及x向移动控制装置组成.在激光谐振腔内放置一x向位置可根据激光输出功率的变化而移动的补偿透镜,从而在大功率激光输出时消除腔内的热透镜效应,形成一热稳定腔.该热稳定腔可应用于大功率半导体泵浦固体激光器,有效消除腔内的热透镜效应,在激光大功率输出时保证激光器性能稳定可靠.     

两级复眼式准分子激光微加工均束器的设计

介绍了一种两级复眼式均束器的设计。它不仅均匀效果好,传输效率高,输出光束截面尺寸连续可调,而且为掩模投影式准分子激光微加工系统提供了恰当的照明数值孔径,是准分子激光进行微机械、微光学、微电子等微细加工的优良照明系统。     

卡塞格伦镜头的猫眼效应激光反射特性

卡塞格伦(Cassegrain)及类卡塞格伦式光学镜头在光电装备中应用广泛.为了研究具备卡塞格伦式光学镜头的光电装备所特有的猫眼效应特性,采用ZEMAX光学设计分析软件建立了卡塞格伦镜头反射模型,利用物理光学传输方法仿真分析了其猫眼效应反射特性,并得出了猫眼效应可探测入射角范围.对一特定卡塞格伦镜头进行了激光辐照实验,得到了猫眼效应反射光斑图像,测试了猫眼效应绝对反射率以及反射光发散角.结果表明,当发射系统位于该卡塞格伦镜头的视场内时,可以探测到猫眼效应反射光,中心遮挡造成原路返回处光强分布中心能量降低,猫眼效应绝对反射率为11.48%,反射光发散角为3.3 mrad,按照假设条件可以满足30 km内激光主动探测的需要.