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采用多级放大结构的单频拉曼光纤放大器的数值模拟

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光学学报 2011年第6期31卷 42-47页

作者：冷进勇吴武明陈胜平侯静许晓军国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

高功率单频拉曼光纤放大器(SF-RFA)的性能往往会由于受激布里渊散射(SBS)的出现而受到限制。数值模拟结果表明单级SF-RFA的输出功率较低,且所需的抽运功率远高于实际器件所能承受的水平。采用多级放大结构可使SF-RFA的输出功率和效率均... 详细信息

高功率单频拉曼光纤放大器(SF-RFA)的性能往往会由于受激布里渊散射(SBS)的出现而受到限制。数值模拟结果表明单级SF-RFA的输出功率较低,且所需的抽运功率远高于实际器件所能承受的水平。采用多级放大结构可使SF-RFA的输出功率和效率均有较大幅度的提升;各级放大器应选择适当类型的光纤,在波分复用器(WDM)所能提供的抽运功率范围内,可得到较高的放大光输出。以二级放大系统为例,第一级放大器使用100 m、纤芯有效直径为6μm的标准单模光纤,通过在光纤中施加应力梯度来抑制SBS,在抽运功率为32 W时,得到约3 W的输出;以此为第二级放大器的种子信号光,使用70 m、纤芯有效直径为15μm的光纤,同样通过施加应力梯度抑制SBS,在抽运功率为105 W和130 W时可分别得到20 W和30 W的放大光输出。

关键词：拉曼光纤放大器受激拉曼散射受激布里渊散射单频多级放大抑制

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径向偏振相干光束阵列的深聚焦

中国激光 2014年第1期41卷 9-14页

作者：任广森吴武明宁禹孙全许晓军国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

调整相干光束阵列中单元光束的线偏振方向可以得到近似的径向偏振光,但其特性与理想的径向偏振光存在差异。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论,利用数值方法对径向偏振相干光束阵列的深聚焦场进行了分析。研究了实际应用中较为关注的... 详细信息

调整相干光束阵列中单元光束的线偏振方向可以得到近似的径向偏振光,但其特性与理想的径向偏振光存在差异。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论,利用数值方法对径向偏振相干光束阵列的深聚焦场进行了分析。研究了实际应用中较为关注的主要参数,即焦面上轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯净度及产生效率。结果表明,与理想径向偏振光不同,径向偏振相干光束阵列的深聚焦场在焦面上会出现角向偏振分量。采用单环排布并使光束紧贴透镜瞳面边缘,可以产生质量更好的轴向偏振场。对于单环排布阵列,增多光束数目对轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯度影响不大,但可以提高轴向偏振场的生成效率。

关键词：物理光学深聚焦光束阵列径向偏振

旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

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红外与激光工程 2017年第12期46卷 117-123页

作者：李盾宁禹吴武明孙全杜少军国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏,重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性,为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长... 详细信息

利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏,重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性,为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比,对子相位屏组的统计特性进行了验证,并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明,用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的,在旋转使用情形下,子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合,但低频成分仍存在较大的偏差,其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。

关键词：旋转特性大气湍流相位屏数值模拟

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基于刚柔耦合多连杆悬架运动学分析及优化

基于刚柔耦合多连杆悬架运动学分析及优化

作者：吴武明华南理工大学

学位级别：硕士

多连杆悬架是目前最为先进的独立悬架,其多连杆的布置形式给设计人员提供了很高的设计自由度,通过巧妙地设计各连杆的位置和橡胶衬套的刚度等,能最大程度的发挥车辆的操纵性能,同时获得良好的平顺性。目前多连杆悬架在中高档轿车中应用... 详细信息

多连杆悬架是目前最为先进的独立悬架,其多连杆的布置形式给设计人员提供了很高的设计自由度,通过巧妙地设计各连杆的位置和橡胶衬套的刚度等,能最大程度的发挥车辆的操纵性能,同时获得良好的平顺性。目前多连杆悬架在中高档轿车中应用越来越普遍,且悬架运动学和弹性运动学特性是影响车辆操纵稳定性的关键,所以研究多连杆悬架的K&C(运动学和弹性运动学)特性具有重要意义。随着汽车设计向轻量化方向发展,悬架构件的柔性变形对运动学和弹性运动学的影响不应该被忽略,将悬架构件作为刚体处理已不能满足精度要求,研究悬架构件柔性变形对悬架运动学特性的影响是十分必要的。首先,本文以柔性多体系统动力学理论为基础,结合企业提供的后悬架三维模型和相关参数,应用ADAMS/Car软件建立了四连杆和双连杆刚柔耦合悬架模型,进行悬架运动学和弹性运动学仿真研究,并与相应刚体模型仿真结果进行对比,分析悬架构件柔性变形对悬架性能的影响。其次,本文将四连杆刚柔耦合悬架模型仿真结果与双连杆刚柔耦合悬架模型仿真结果进行对比,分析了后悬架的运动学和弹性运动学特性对整车性能的影响,总结出四连杆悬架的优势以及其自身存在的不足。最后,本文基于ADAMS/Insight软件,对四连杆悬架进行试验优化设计,找出对悬架性能影响较大的试验因子,并以试验设计结果为基础,对四连杆悬架导向机构进行优化设计,对优化前后的四连杆悬架进行仿真对比分析,验证优化的效果。

关键词：四连杆悬架双连杆悬架刚柔耦合悬架K&C特性仿真分析

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LD泵浦Yb离子热容激光器的可行性研究

LD泵浦Yb离子热容激光器的可行性研究

作者：吴武明国防科学技术大学

学位级别：硕士

固体热容激光器因其特殊的工作方式(热容模式)及高能量输出和良好的光束质量,受到业内人士的普遍关注。与在单脉冲和稳态两种模式下不同的是,热容激光器工作过程中,对激光介质不进行冷却,而将废热存储在介质中。Nd为四能级结构,终端能... 详细信息

固体热容激光器因其特殊的工作方式(热容模式)及高能量输出和良好的光束质量,受到业内人士的普遍关注。与在单脉冲和稳态两种模式下不同的是,热容激光器工作过程中,对激光介质不进行冷却,而将废热存储在介质中。Nd为四能级结构,终端能级有极少数的热粒子数,所以掺Nd的激光介质适合于热容激光器。而Yb作为准三能级系统,终端粒子数受温度影响比较大,一般认为掺Yb材料不能在热容模式下工作。论文首先通过比较适合激光二极管(LD)泵浦掺杂Yb和Nd激光材料的热力特性和光谱特性,选择了YAG作为小型化掺杂Yb热容激光器的激光基质。在不同温度下,测量了几种掺杂度Yb:YAG晶体的吸收光谱,计算了晶体的受激发射截面和荧光寿命。发现在300K—400K温度范围内,低掺杂度Yb:YAG晶体的光谱特性随温度的变化很小,这满足了热容激光器对激光晶体的要求。然后从Yb:YAG的光谱特性、反转粒子数与温度变化的关系和热负载三个方面分析,利用增益系数与温度变化的关系,证明了在300K—350K温度范围内,LD泵浦Yb:YAG激光器工作在热容模式下是可行的。同时比较了各种泵浦结构,认为端面泵浦是LD泵浦Yb:YAG热容激光器的较好结构。采用平面波稳态模型的速率方程,推导出Yb:YAG热容激光器输出随温度变化的关系。最后通过简化Yb:YAG热容激光器速率方程,获得其在准连续方式下输出能量表达式。同时求出了输出镜的最佳反射率。

关键词：固体热容激光器 Yb3+ Yb:YAG 光谱特性温度速率方程端面泵浦准连续

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单频拉曼光纤放大器中受激布里渊散射的抑制

中国激光 2010年第9期37卷 2334-2339页

作者：冷进勇吴武明陈胜平许晓军赵伊君国防科技大学光电科学与工程学院定向能技术研究所湖南长沙410073

高功率单频拉曼光纤放大器(RFA)的性能往往会由于受激布里渊散射(SBS)的出现而受到限制。在综合考虑受激拉曼散射和SBS过程的基础上,提出了SBS限制下的RFA中的强度耦合方程组。通过在耦合方程中加入温度场和应力场,讨论温度场和应力场对... 详细信息

高功率单频拉曼光纤放大器(RFA)的性能往往会由于受激布里渊散射(SBS)的出现而受到限制。在综合考虑受激拉曼散射和SBS过程的基础上,提出了SBS限制下的RFA中的强度耦合方程组。通过在耦合方程中加入温度场和应力场,讨论温度场和应力场对SBS阈值的影响。分析表明,虽然单独依靠温度场或者应力场都能很好地抑制SBS,提升放大器的性能,但要求都比较苛刻,很难真正实现。提出了一种综合使用温度和应力梯度的方案,在实际可操作的范围内,将RFA的输出功率提高了3倍。数值模拟的结果为实验研究高功率单频RFA中抑制SBS提供了一定的指导。

关键词：光纤光学拉曼光纤放大器单频受激布里渊散射抑制温度应力

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光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输特性

光学学报 2013年第F6期33卷 169-174页

作者：吴武明郭少锋陶汝茂吴毅宁禹中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学院大学北京100049 国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

建立了高功率光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输模型。综合考虑了准直系统、对准误差、光束抖动和大气湍流的影响，分析了单模、多模光纤光束非相干合成系统的传输特性。理论计算表明，在准直系统设计为最佳值时，功率为10kw的单模... 详细信息

建立了高功率光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输模型。综合考虑了准直系统、对准误差、光束抖动和大气湍流的影响，分析了单模、多模光纤光束非相干合成系统的传输特性。理论计算表明，在准直系统设计为最佳值时，功率为10kw的单模激光由准直系统导致的光束质量退化率约为10％，而光束质量膨因子为13、功率为30kw的多模激光，其光束质量退化率约为I％。对于数目都为六束，总功率分别为60kW、180kw的单模、多模光纤光束组成的非相干合成系统，在倾斜误差没有校正时，单模光束阵列较多模光束的传输特性优势随湍流强度的增大而降低。在传输距离为5～15km时，单模光束阵列倾斜误差完全校正时的到靶光强是无校正时的1．32倍左右，而多模光束阵列的到靶光强变化不明显。

关键词：光纤激光非相干合成大气湍流准直系统传输特性

光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输实验研究

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强激光与粒子束 2013年第1期25卷 3-4页

作者：吴武明杨轶司磊周朴陈金宝国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

进行了六路100W量级光纤非相干合成光束在实际大气湍流中的传输实验,将六路光斑直径为9mm的单模光纤光束分别扩束,扩束后的光斑直径为90mm。基于倾斜镜的合束系统来控制各路光束的指向,在不同强度的湍流条件中,通过主镜口径为440mm的发... 详细信息

进行了六路100W量级光纤非相干合成光束在实际大气湍流中的传输实验,将六路光斑直径为9mm的单模光纤光束分别扩束,扩束后的光斑直径为90mm。基于倾斜镜的合束系统来控制各路光束的指向,在不同强度的湍流条件中,通过主镜口径为440mm的发射系统水平聚焦传输至470m处。倾斜控制系统闭环工作时,一倍衍射极限内的桶中功率占目标处总功率的比值是开环工作时的1.7倍左右,随着大气湍流的强度变弱,此比值变大。

关键词：光纤激光非相干合成大气湍流倾斜控制

100kW功率固体激光中继镜系统对1km高度目标作用效果模拟

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光学学报 2008年第10期28卷 1967-1970页

作者：吴慧云吴武明陈金宝许晓军国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

分析了激光中继镜技术的概念及工作过程,建立了中继镜系统模型,并在Hufnagel-Valley 5/7大气湍流模型条件下分别计算了100 kW功率,10 km高度,发射、接收、二次发射望远镜均为外径0.5 m、内径0.2 m望远镜的固体激光中继镜系统和100 kW功... 详细信息

分析了激光中继镜技术的概念及工作过程,建立了中继镜系统模型,并在Hufnagel-Valley 5/7大气湍流模型条件下分别计算了100 kW功率,10 km高度,发射、接收、二次发射望远镜均为外径0.5 m、内径0.2 m望远镜的固体激光中继镜系统和100 kW功率,外径0.5 m、内径0.2 m发射望远镜的常规高能激光系统对1 km高度目标作用的极值功率密度与目标水平距离的关系曲线。由于中继镜系统对目标可作用时间长,根据相关资料确定常规激光系统和中继镜系统的极值功率密度破坏阈值标准分别为4000 W/cm2和800 W/cm2。分析结果得到常规高能激光系统对目标的最大可作用距离为1.38 km,中继镜系统的最大可作用距离为12.2 km。

关键词：激光技术高能激光技术中继镜系统高能激光系统数值模拟