激光点火关键技术研究

发布时间：2023-05-12 22:39

　　随着激光技术以及航天武器等高新技术的发展，激光点火早已作为一种新型的点火方式因其突出的优点而备受业内人士的青睐，火炮系统的激光点火不仅在结构设计和射击精度上有所改善。而且能够满足现代复杂的作战环境。火炮的激光点火机理为热机理。所以减少激光器光能传输的损耗对于整个点火系统的性能具有完善作用。针对以上问题本文着重研究了新型的光纤激光器。从能量方面入手，对含能材料的激光起爆和耦合技术方面展开研究。 本论文最主要是对点火过程中激光能量方面进行研究。主要完成了以下几个方面的工作：（1）介绍了本论文的研究背景和目的。(2)以热传递理论为基础，对含能材料的激光起爆过程进行物理和数学建模。自定义某含能材料的激光起爆特性函数。最后利用fluent软件其不同功率激光起爆的特性进行仿真分析。（3）对新型光纤激光器的不同的抽运方式进行理论分析。总结光束质量和输出功率，得出了较为满意的抽运方式的光纤激光器。（4）设计了符合火炮激光点火系统中的耦合透镜组。利用ZEMAX光学软件对激光器和光纤耦合进行优化，得到了效率较高的耦合系统。（5）研究了不同波长的激光在不同弯曲半径光纤中的能量传输损耗问题。（6）对某大口径火...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 课题研究目的
    1.3 国内外研究现状和发展动态
        1.3.1 国外研究现状和发展动态
        1.3.2 国内研究现状和发展动态
    1.4 论文的主要研究内容
2 激光以及光纤传输的特性介绍
    2.1 激光传输特性
        2.1.1 麦克斯韦方程组
        2.1.2 激光复参数表示形式
        2.1.3 激光光束的基本参数和传输规律
        2.1.4 激光光束的评价方法
    2.2 光纤的基本介绍
        2.2.1 光纤的基本介绍
        2.2.2 光纤传输的优点
        2.2.3 光纤的分类
        2.2.4 光纤的加工技术
        2.2.5 光纤的几何特性
        2.2.6 光纤的光传输特性
    2.3 小结
3 含能材料激光起爆性能研究
    3.1 激光点火过程中的物理模型
    3.2 激光点火过程中的数学模型
        3.2.1 导热微分方程与边界条件
        3.2.2 数学模型的建立
        3.2.3 数学模型的结果分析
    3.3 基于含能材料激光起爆的 fluent 仿真分析
        3.3.1 物理模型建立与初始条件设置
        3.3.2 含能材料激光起爆仿真
    3.4 小结
4 光纤耦合技术研究
    4.1 ZEMAX 软件介绍
        4.1.1 ZEMAX 软件简介
        4.1.2 使用 ZEMAX 的基本步骤
    4.2 激光器与光纤的耦合
        4.2.1 激光与光纤的直接耦合
        4.2.2 激光与光纤的透镜耦合研究
    4.3 光纤与光纤的耦合损耗
    4.4 光纤宏弯曲损耗研究
    4.5 小结
5 某型号火炮激光点火系统方案设计
    5.1 光纤激光器以及控制系统
        5.1.1 光纤激光器基本理论
        5.1.2 光纤激光器数值仿真
    5.2 光纤以及耦合技术
        5.2.1 激光光源到光纤的耦合
        5.2.2 耦合器的机械设计
    5.3 炮尾窗口设计
        5.3.1 光纤与光纤的耦合
        5.3.2 炮尾窗口设计
    5.4 激光在光纤传输中的传输损耗问题
    5.5 点火方式和感光点
    5.6 计算实例
    5.7 小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
附录
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3814772