中继镜在100kW固体激光传输中的应用研究

论文摘要

激光中继镜技术是近年来高能激光技术领域备受各方关注的一项新型技术和系统作战概念,在军事上具有独特的应用背景。本文主要针对10高度中继镜在100地基固体激光传输中的应用进行了理论研究和数值计算,分析中继镜系统的应用优势,研究结果对中继镜系统的应用与设计具有一定的理论参考价值。论文阐述了激光中继镜技术的概念、系统组成以及国内外研究进展概况;重点分析了中继镜系统的工作过程和计算方法:对上行链路,分析了各类影响因素、近似条件、接收光场计算方法、确定参数系统的最优上行传输方式计算方法;对下行链路,分析了二次光源光束质量、强度分布不均匀、大气对激光下行传输的影响。引入光源强度分布不均匀影响因子,分析了下行传输的理论计算方法和软件模拟方法。建立了垂直上行传输和斜程上行传输两种中继镜系统模型,在不同大气条件下计算了100功率地基激光系统与10高度中继镜系统对不同目标的作用效果,参考相关文献选取目标破坏阈值,得出:对1高度、500飞行速度目标作用时,在海洋环境和Hufnagel-Valley 5/7大气湍流模型条件下,地基激光系统和垂直上行传输中继镜系统的最大可作用水平距离分别为1.4和11.8 ;在某地区实测大气条件下,两者的最大可作用水平距离分别为1.9和13.1 ;在某地区实测大气条件下对100m高度、500飞行速度目标作用时,地基激光系统的最大可作用水平距离为1.8 ,斜程上行传输中继镜系统作用水平距离范围为4.2 -15.8 ;中继镜系统能大幅度拓宽地基激光系统的覆盖范围,增强地基激光的打击能力。由计算结果并结合中继镜系统的工作特点,系统地分析了中继镜系统的应用优势和需要解决的关键技术;最后讨论了跟瞄精度对10高度中继镜在100固体激光传输中应用的影响,10高度中继镜在100固体激光传输中应用优势需要伴随跟踪瞄准技术的发展才能得以体现。研究结果表明:10高度中继镜系统在100固体激光传输中具有多方面的优势;中继镜系统是100固体激光未来有效的应用领域;中继镜系统对高速目标具有特殊的应用背景;中继镜系统需要伴随相关技术的进一步发展才能得到应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 高能激光技术的发展
• 1.1.2 中继镜技术的诞生
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及结构安排
• 第二章 激光中继镜系统的理论分析
• 2.1 大气对激光传输的影响
• 2.1.1 大气折射
• 2.1.2 大气消光效应
• 2.1.3 大气湍流
• 2.1.4 大气热晕
• 2.1.5 激光大气传输“4-D”程序
• 2.2 激光大气传输光束质量的评价
• 2.2.1 光束质量因子
• 2.2.2 斯特列尔比
• 2.2.3 光源强度分布影响因子
• 2.3 地基激光系统的理论分析
• 2.4 中继镜系统的理论分析
• 2.4.1 中继镜系统结构及工作过程分析
• 2.4.2 中继镜系统计算方法分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 不同条件下100KW功率固体激光中继镜系统模拟
• 3.1 固体激光的应用优势及模型参数选取背景
• 3.1.1 固体激光的应用优势
• 3.1.2 模型参数选取背景
• 3.2 海洋环境下100kW功率垂直上行传输固体激光中继镜系统理论计算
• 3.2.1 模型建立及参数设置
• 3.2.2 模型计算
• 3.2.3 目标破坏阈值选取
• 3.2.4 结果分析
• 3.3 100kW功率垂直上行传输固体激光中继镜系统数值模拟
• 3.3.1 模型参数设置及大气条件
• 3.3.2 模型计算
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 100kW功率斜程上行传输固体激光中继镜系统数值模拟
• 3.4.1 模型建立及参数设置
• 3.4.2 模型计算
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 中继镜系统应用分析
• 4.1 中继镜系统应用优势及关键技术分析
• 4.1.1 各类激光系统特点分析
• 4.1.2 中继镜系统的优势分析
• 4.1.3 中继镜系统的关键技术分析
• 4.2 现有技术水平对中继镜系统在固体激光传输中应用的影响
• 4.2.1 模型计算
• 4.2.2 结果分析
• 第五章 全文总结
• 5.1 论文主要工作
• 5.2 结论与意义
• 5.2.1 结论
• 5.2.2 论文工作的意义
• 5.3 工作不足与下一步展望
• 5.3.1 论文工作的不足
• 5.3.2 下一步工作展望
• 参考文献表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文