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高功率固体激光系统中的“热像”效应

中国激光 2007年第10期34卷 1315-1322页

作者：赵建林彭涛叶知隽西北工业大学理学院光信息科学与技术研究所陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710072

"热像"效应是制约高功率激光系统,特别是惯性约束核聚变(ICF)激光驱动器安全运行和提高输出功率的瓶颈因素之一。在某些条件下,往往系统运行在典型的损伤阈值功率之下时,某些光学元件也会因为"热像"效应的存在而意外地遭受损伤。总结介... 详细信息

"热像"效应是制约高功率激光系统,特别是惯性约束核聚变(ICF)激光驱动器安全运行和提高输出功率的瓶颈因素之一。在某些条件下,往往系统运行在典型的损伤阈值功率之下时,某些光学元件也会因为"热像"效应的存在而意外地遭受损伤。总结介绍了近年来关于"热像"效应研究的新进展,包括"热像"形成的衍射理论模型、薄片近似下的解析理论分析结果、厚介质及级联介质情况下激光"热像"的演化规律、多散射点形成"热像"的特点以及"热像"效应的抑制方法等。最后指出理论及实验上尚待进一步解决的问题。

关键词：激光技术热像小尺度自聚焦光损伤高功率激光

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宽频带光束非线性热像效应的实验研究

物理学报 2009年第3期58卷 1738-1744页

作者：王友文邓剑钦文双春唐志祥傅喜泉范滇元湖南大学计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室长沙410082 衡阳师范学院物理与电子信息科学系衡阳421008

实验研究宽频带脉冲光束通过非线性介质时的非线性热像的形成过程,揭示了光束入射功率和脉冲宽度、介质厚度等因素对热像光强和位置的影响.结果表明,与单纵模激光束一样,在宽频带脉冲光束情形下,非线性介质上游元件的模糊斑调制也可导... 详细信息

实验研究宽频带脉冲光束通过非线性介质时的非线性热像的形成过程,揭示了光束入射功率和脉冲宽度、介质厚度等因素对热像光强和位置的影响.结果表明,与单纵模激光束一样,在宽频带脉冲光束情形下,非线性介质上游元件的模糊斑调制也可导致在下游共轭位置形成热像.热像光强随入射光束功率的增加而增加;若脉冲能量一定,则热像光强随脉冲宽度的增加而减弱;若脉冲峰值功率一定,则热像光强随脉冲宽度的增加而增强.

关键词：高功率激光热像宽带光束小尺度自聚焦

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复合材料蜂窝板积水的脉冲热像检测的研究

航空学报 2012年第6期33卷 1134-1146页

作者：郭兴旺章翡飞刘颖韬北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空材料研究院北京100095

用数值模拟和实验研究了飞机蜂窝板积水的脉冲热像检测的规律。提出了蜂窝板积水检测的新型三维传热模型;用有限元法分析了近水检测、远水检测和立放检测3种检测模式下信息参数与积水量的关系;用脉冲热像实验验证了近水检测的基本规律... 详细信息

用数值模拟和实验研究了飞机蜂窝板积水的脉冲热像检测的规律。提出了蜂窝板积水检测的新型三维传热模型;用有限元法分析了近水检测、远水检测和立放检测3种检测模式下信息参数与积水量的关系;用脉冲热像实验验证了近水检测的基本规律。结果表明:在这3种检测模式下,最大温差和最大对比度与积水高度均呈非线性关系,随着积水高度的增加而增大。近水检测灵敏度最高,其次是蜂窝板立放检测,远水检测灵敏度最低。积水和富胶对表面温度的影响趋势一致,利用温差曲线或最大温差信息无法区分积水和富胶状态。根据可检信息参数与积水高度的关系曲线可以反向估计积水高度。这些研究结果为飞机蜂窝板积水的脉冲热像检测及评估提供了技术支持。

关键词：红外成像热像无损检测建模仿真蜂窝结构积水

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强激光非线性热像与克尔介质厚度的关系

中国激光 2008年第5期35卷 698-705页

作者：王友文文双春胡勇华章礼富傅喜泉湖南大学计算机与通信学院

通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像位置及光强随介质厚度的变化规律。基于角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,在不作薄介质近似情况下得到了热像光强表达式,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明... 详细信息

通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像位置及光强随介质厚度的变化规律。基于角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,在不作薄介质近似情况下得到了热像光强表达式,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,在一定的入射功率下,热像光强随介质厚度的增加而增大;而在一定的B积分下,热像光强随介质厚度的增加先单调增加,达到一极大值后,单调减小。此外,当模糊斑相对于克尔介质的距离的菲涅耳数远大于1时,可采用薄介质近似。数值模拟结果与解析结果吻合得很好。

关键词：激光技术热像 Bespalov—Talanov理论小尺度自聚焦

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岩石破裂前红外热像的时空演化特征

东北大学学报(自然科学版) 2009年第7期30卷 1034-1038页

作者：刘善军吴立新张艳博东北大学资源与土木工程学院河北理工大学资源与环境学院北京师范大学减灾与应急管理研究院

以花岗闪长岩和大理岩试件单轴加载红外观测实验为例,对岩石破裂前红外热像的时空演化特征进行了分析.结果表明:岩石在塑性变形阶段随着微破裂的产生出现热像空间分异现象,表现为在未来剪性破裂位置出现高温异常条带,且高温异常条带之... 详细信息

以花岗闪长岩和大理岩试件单轴加载红外观测实验为例,对岩石破裂前红外热像的时空演化特征进行了分析.结果表明:岩石在塑性变形阶段随着微破裂的产生出现热像空间分异现象,表现为在未来剪性破裂位置出现高温异常条带,且高温异常条带之间的区域出现低温辐射异常,这种热像异常特征是岩石宏观破裂的早期红外前兆.而临失稳前热像整体表现出的短暂降温是岩石宏观破裂的晚期红外前兆.两种红外前兆的出现及其空间特征与岩石破裂形式及应力场分布格局有密切关系.

关键词：遥感-岩石力学岩石破裂红外前兆热像灾变遥感

高功率激光系统中非线性热像与模糊斑大小的关系

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光学学报 2007年第10期27卷 1836-1841页

作者：王友文胡勇华文双春游开明傅喜泉湖南大学计算机与通信学院

高功率激光系统中非线性热像的强度可能达到光学元件的损伤阈值,从而危及系统的安全运行。明确并避免引起最强热像大小的模糊斑,可以降低热像的破坏威胁。通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像光强与模糊斑大... 详细信息

高功率激光系统中非线性热像的强度可能达到光学元件的损伤阈值,从而危及系统的安全运行。明确并避免引起最强热像大小的模糊斑,可以降低热像的破坏威胁。通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像光强与模糊斑大小的关系。根据角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,推导出一定厚度非线性介质的热像光强表达式,得到了热像光强随模糊斑大小的变化规律,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,随着模糊斑尺寸的增大,热像光强先是单调增大,达到一最大值后单调下降;热像光强最大时对应的模糊斑大小基本上与由Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论决定的最快增长小尺度调制尺寸相同。

关键词：非线性光学高功率激光热像模糊班 Bespalov-Talanov理论小尺度自聚焦

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自散焦介质对非线性热像的抑制效应

湖南大学学报（自然科学版） 2009年第9期36卷 87-92页

作者：王友文文双春胡勇华章礼富杨华傅喜泉湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 衡阳师范学院物理与电子信息科学系湖南衡阳421008

理论分析了运用自散焦介质抑制热像的可行性,进而通过数值模拟方法,研究了自散焦介质对强激光通过自聚焦介质非线性热像的抑制效应.结果表明,自散焦介质放置在自聚焦介质的前面或后面均能有效地抑制热像形成,但较厚自散焦介质后置情况... 详细信息

理论分析了运用自散焦介质抑制热像的可行性,进而通过数值模拟方法,研究了自散焦介质对强激光通过自聚焦介质非线性热像的抑制效应.结果表明,自散焦介质放置在自聚焦介质的前面或后面均能有效地抑制热像形成,但较厚自散焦介质后置情况的热像抑制效果好于前置情况,且自散焦介质与自聚焦介质越薄,二者之间的间隙越小,抑制效果越好.

关键词：高功率激光热像小尺度自聚焦自散焦介质

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级联介质系统中多散射点形成热像的数值分析

强激光与粒子束 2008年第9期20卷 1421-1425页

作者：叶知隽赵建林彭涛李东西北工业大学光信息科学与技术研究所陕西省光信息技术重点实验室西安710072

以5片带增益损耗的级联介质板为例,数值模拟分析了高功率激光器系统中,由垂轴平面内多个散射点形成热像的演化规律,讨论了散射点参数对散射光之间相互作用的影响。模拟结果表明:无论这些共面的散射点同时或分别单独存在,其形成的热像点... 详细信息

以5片带增益损耗的级联介质板为例,数值模拟分析了高功率激光器系统中,由垂轴平面内多个散射点形成热像的演化规律,讨论了散射点参数对散射光之间相互作用的影响。模拟结果表明:无论这些共面的散射点同时或分别单独存在,其形成的热像点亦共面,只是同时存在时对应的热像峰值强度比单独存在时低;当不同参数散射点引起的散射光在从背景光场中提取能量形成热像时,提取能量的竞争并不平等,最终会导致某些散射光在能量竞争中处于优势,最终形成的热像得到加强,而其它散射光形成的热像受到抑制。

关键词：热像小尺度自聚焦级联介质系统激光损伤

高功率激光系统中随机分布缺陷产生的“热像”

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物理学报 2011年第11期60卷 325-331页

作者：蔡朝斌赵建林彭涛李东西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室空间应用物理与化学教育部重点实验室西安710072

基于"热像"的衍射理论模型,并利用空间频谱的传输矩阵,理论分析了位置和尺寸均随机分布的缺陷在高功率激光系统中产生"热像"的机理,作为理论分析结果的对比验证,数值模拟了高功率激光束受到这种随机分布缺陷调制后所形成"热像"的演化规... 详细信息

基于"热像"的衍射理论模型,并利用空间频谱的传输矩阵,理论分析了位置和尺寸均随机分布的缺陷在高功率激光系统中产生"热像"的机理,作为理论分析结果的对比验证,数值模拟了高功率激光束受到这种随机分布缺陷调制后所形成"热像"的演化规律,进而从统计平均的角度讨论了"热像"强度的变化趋势与缺陷分布数目和尺寸范围之间的关系.结果表明,当缺陷的尺寸接近某个特定值时,受其调制的光束会形成强度最大的"热像"点,且"热像"所在平面强度极大值点的横向位置与光学元件表面的缺陷横向分布相对应;在一定范围内,"热像"的强度最大值随着缺陷数目和尺寸范围的增加而增加,但当最具风险尺寸的缺陷在元件表面出现的概率达到一定程度后将趋于稳定.这可为确定元件表面的洁净度要求提供一定的参考.

关键词：热像随机分布缺陷高功率激光非线性介质