脉冲激光烧蚀推进技术的航天应用进展 被引量：4

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作者 洪延姬 毛晨涛 冯孝辉 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期25-37,共13页

脉冲激光烧蚀推进技术具有比冲高和推力可精确控制的特点,既可用于发射有效载荷也可用于星载动力,甚至可用小行星表面物质作为推进剂使其偏转轨道,因此,在航天领域得到越来越多关注。围绕激光单级入轨发射、同步轨道和火星轨道运输;激... 脉冲激光烧蚀推进技术具有比冲高和推力可精确控制的特点,既可用于发射有效载荷也可用于星载动力,甚至可用小行星表面物质作为推进剂使其偏转轨道,因此,在航天领域得到越来越多关注。围绕激光单级入轨发射、同步轨道和火星轨道运输;激光微推力器用于航天器姿轨控,以及激光与电组合推进;激光烧蚀操控cm级空间碎片的轨道,以及激光烧蚀操控较大尺寸碎片的姿态;激光烧蚀偏转小行星轨道等方面,对脉冲激光烧蚀推进技术在航天领域研究现状和进展,进行了系统全面地归纳和总结,并对激光平均功率、波长、脉宽和推进剂选材等关键问题,进行了详细分析。 展开更多

关键词 激光推进 脉冲激光烧蚀推进 激光单级入轨发射 激光等离子推力器 激光烧蚀操控

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高重频纳秒脉冲激光光子推进冲量特性研究

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作者 于程浩 韩枭 +1 位作者 李明雨 陈省 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第1期38-42,共5页

随着激光推进技术的发展,激光辐照光压推进技术成为深空探测的推进技术热点。目前激光光子推进以连续激光远距离传输辐照光压推进为主,而短脉冲激光具有峰值功率高的优势,因此,提出了一种纳秒高重频脉冲激光光子推进技术。利用扭摆微冲... 随着激光推进技术的发展,激光辐照光压推进技术成为深空探测的推进技术热点。目前激光光子推进以连续激光远距离传输辐照光压推进为主,而短脉冲激光具有峰值功率高的优势,因此,提出了一种纳秒高重频脉冲激光光子推进技术。利用扭摆微冲量测量装置研究了高重频纳秒脉冲激光光子推进的冲量特性。实验中谐振腔输出的激光波长为1064 nm,脉宽为160 ns,重频为10 kHz。输出耦合镜采用反射率为90%的反射镜,实验过程中腔内对应的激光功率范围为144 W~414 W。对于采集的扭摆原始数据采用局部滑动拟合方法,较好实现了数据的平滑降噪处理。实验结果表明,光压冲量随输出激光功率的增加呈线性增加。通过进一步计算,分别获得了单脉冲激光对应的光压冲量和脉冲时间内的平均光压推力。研究成果为空间推进中的激光辐照光压推进技术的发展提供了技术参考。 展开更多

关键词 激光推进 高重频 光压 光腔 冲量

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激光烧蚀微推进技术研究现状及展望 被引量：3

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作者 叶继飞 洪延姬 +3 位作者 李南雷 周伟静 常浩 邢宝玉 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期1-9,共9页

激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种,是基于激光推进原理的电推进技术,可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程,简述其推进原理涉及的基本理论,对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨,... 激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种,是基于激光推进原理的电推进技术,可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程,简述其推进原理涉及的基本理论,对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨,对相关各种类型微推力器进行对比分析,结合激光烧蚀微推进技术的特点,分析激光烧蚀微推进技术发展趋势,并给出了发展建议. 展开更多

关键词 激光烧蚀 微推进 微纳卫星 推进性能

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纳秒脉宽激光烧蚀典型金属推进性能实验研究 被引量：2

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作者 李明雨 叶继飞 +2 位作者 于程浩 杨青林 孔红杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期24-30,共7页

为研究不同金属材料的激光烧蚀推进性能,对常见的七种金属材料:Al,Fe,Ni,Cu,Y,Ag,Au,使用波长1064 nm,脉宽8 ns的Nd:YAG激光器在大气下进行烧蚀,测量了烧蚀质量、冲量、冲量耦合系数、比冲和能量转化效率等推进性能参数,获得了激光功率... 为研究不同金属材料的激光烧蚀推进性能,对常见的七种金属材料:Al,Fe,Ni,Cu,Y,Ag,Au,使用波长1064 nm,脉宽8 ns的Nd:YAG激光器在大气下进行烧蚀,测量了烧蚀质量、冲量、冲量耦合系数、比冲和能量转化效率等推进性能参数,获得了激光功率密度对推进性能的影响规律。实验结果表明:相同激光功率密度下,Fe的烧蚀质量最大,Y的烧蚀质量最小;Al,Au,Cu的冲量较大,Ag的冲量最小;Au的冲量耦合系数和比冲均值在七种金属材料中最大,分别在激光功率密度为1.72×10^(10) W/cm^(2)和2.98×10^(10)W/cm^(2)时达到40.7μN/W和500 s的最大值,平均能量转化效率可达6%。 展开更多

关键词 空间推进 激光烧蚀 冲量耦合系数 比冲

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吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵推进性能影响 被引量：1

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作者 孔红杰 叶继飞 +3 位作者 毛晨涛 杜宝盛 郑永赞 崔海超 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1118-1124,共7页

为研究吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵(ADN)‑丙酮基液体推进剂的推进性能的影响,将ADN液体工质在0~80%区间内,按照10%为等比例间距,与吸收剂充分混合构成不同比例的ADN‑丙酮基液体推进剂。利用近红外光谱仪测量装置对不同比例的ADN‑丙酮... 为研究吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵(ADN)‑丙酮基液体推进剂的推进性能的影响,将ADN液体工质在0~80%区间内,按照10%为等比例间距,与吸收剂充分混合构成不同比例的ADN‑丙酮基液体推进剂。利用近红外光谱仪测量装置对不同比例的ADN‑丙酮基液体推进剂的吸收系数进行测量与计算;在激光能量60 mJ,液膜厚度300μm的工况下,利用高精度扭摆对激光烧蚀不同比例的ADN‑丙酮基液体推进剂所产生的冲量进行测量。实验结果表明:随着ADN含量的增加,吸收系数呈现下降趋势。当ADN含量达到30%时,冲量取得峰值并随后不断下降,当ADN含量达到80%时,冲量又产生一个大幅度上升。分析认为,ADN含量为30%~70%时冲量不断下降主要原因是由于吸收系数的下降导致推进剂所沉积的激光能量变少引起的,而ADN含量为80%处的冲量大幅度上升则是由于吸收系数趋于0的推进剂与基底构成“水炮靶”,激光烧蚀基底容器,推进剂起到约束作用而造成的。 展开更多

关键词 激光推进 二硝酰胺铵(ADN) 吸收系数 推进性能

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基于正交实验法的激光烧蚀液态工质推进性能实验研究 被引量：1

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作者 孔红杰 叶继飞 毛晨涛 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第10期21-25,共5页

液态工质在激光烧蚀推进性能研究中有着重要地位,诸多因素对液态工质的烧蚀推进性能有着或大或小的影响。乙醇作为一种常用的液态工质,具有良好的烧蚀性能。以乙醇为推进工质,选取吸收深度、激光能量、约束深度作为三个影响因素,利用正... 液态工质在激光烧蚀推进性能研究中有着重要地位,诸多因素对液态工质的烧蚀推进性能有着或大或小的影响。乙醇作为一种常用的液态工质,具有良好的烧蚀性能。以乙醇为推进工质,选取吸收深度、激光能量、约束深度作为三个影响因素,利用正交实验法研究各因素对乙醇冲量耦合性能的影响大小,通过控制变量法对所得实验结果进行验证。结果表明,三个因素影响由大到小的顺序为:约束深度、激光能量、吸收深度,影响波动分别达到了264.49μN·s/J、261.71μN·s/J、53.93μN·s/J,影响幅度分别为18.95%、17.22%、3.96%,约束深度与激光能量的影响远大于吸收深度。 展开更多

关键词 激光推进 烧蚀推进 乙醇 冲量耦合系数

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一种应用于激光微烧蚀的光学聚焦系统简化设计方法

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作者 常浩 叶继飞 +1 位作者 李南雷 周伟静 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期136-142,共7页

针对激光微推力器对光学聚焦系统结构紧凑、聚焦光斑尺寸小以及避免羽流污染的特殊要求,采用传统的光线追迹法研究单透镜直接聚焦、双透镜准直聚焦两种典型方案光学设计方法。针对低功耗半导体激光器光纤耦合输出的芯径和数值孔径条件,... 针对激光微推力器对光学聚焦系统结构紧凑、聚焦光斑尺寸小以及避免羽流污染的特殊要求,采用传统的光线追迹法研究单透镜直接聚焦、双透镜准直聚焦两种典型方案光学设计方法。针对低功耗半导体激光器光纤耦合输出的芯径和数值孔径条件,在50μm级聚焦光斑约束下,研究单透镜聚焦系统设计方案,得到了透镜厚度、焦距、工作距等设计参数的关系;研究准直聚焦光学系统的双透镜系统设计方案,得到了透镜厚度、透镜中心距、工作距等设计参数特征关系。针对两种典型光学设计方案,给出了工程应用设计参数。文中提出的设计方法避免了复杂的光学设计过程,可为激光微推力器激光光束微尺度聚焦提供一种简单实效的方法。 展开更多

关键词 光线追迹 光束聚焦 激光烧烛微推力器 折射

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皮秒脉冲激光辐照太阳能电池损伤特性实验研究(特邀) 被引量：2

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作者 周伟静 文明 +5 位作者 常浩 陈一夫 姬刚 马英杰 简智龙 廖雨杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期1-10,共10页

以皮秒脉宽激光多脉冲损伤太阳能电池为背景,通过激光烧蚀电池前后表面形貌、电池伏安特性、电致发光特性获得损伤特性。采用脉宽15 ps、波长1 064 nm皮秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池进行实验。通过重频调节改变激光辐照功率,对太... 以皮秒脉宽激光多脉冲损伤太阳能电池为背景,通过激光烧蚀电池前后表面形貌、电池伏安特性、电致发光特性获得损伤特性。采用脉宽15 ps、波长1 064 nm皮秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池进行实验。通过重频调节改变激光辐照功率,对太阳能电池栅线与非栅线部位在激光辐照下的损伤特性进行分析。实验发现辐照非栅线部位时,尽管激光光斑较小,但电池内部材料已经发生损伤,主要是由于电池内部材料有序结构的破坏逐渐增大,尤其是激光功率越高时,内部损伤面积越大。当激光辐照栅线部位时,栅线部位受热熔断会极大影响太阳能电池对载流子的吸收,从而降低电池的光电转换能力,进而影响太阳能电池的电性能,使得激光辐照栅线部位损伤效果强于辐照非栅线部位。 展开更多

关键词 激光辐照 皮秒脉冲激光 太阳能电池 伏安特性 表面损伤形貌 电致发光图像

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肼类推进剂废水处理方法及等离子体的应用进展 被引量：2

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作者 李倩 王殿恺 +1 位作者 张鹏 钟文丽 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期18-23,共6页

液体火箭加注肼类推进剂后,清洗推进剂运输车辆会产生百吨级废水,及时有效地处理含有毒物质的肼类推进剂废水,可以解决因二次污染带来的环保问题。介绍了目前常用的肼类推进剂废水处理方法、废水组分及含量分析方法以及等离子体技术在... 液体火箭加注肼类推进剂后,清洗推进剂运输车辆会产生百吨级废水,及时有效地处理含有毒物质的肼类推进剂废水,可以解决因二次污染带来的环保问题。介绍了目前常用的肼类推进剂废水处理方法、废水组分及含量分析方法以及等离子体技术在处理含有机物废水中的应用。针对目前等离子体技术在肼类推进剂废水处理中应用较少的现状,建议从机理分析、等离子体参数设计和优化以及研制新型实验装置方面展开研究,解决肼类推进剂废水带来的发射场安全问题,满足新形势下航天发射任务的需求。 展开更多

关键词 肼类推进剂 废水处理 等离子体

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定腔长外腔振荡激光光子推进推力特性 被引量：1

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作者 叶继飞 李南雷 +1 位作者 常浩 周伟静 《激光杂志》 北大核心 2020年第5期49-52,共4页

激光光子推进是利用腔内振荡激光在腔壁上形成的光压力实现推进的一种新型空间推进技术。激光参数是影响激光光子推进性能的重要因素。基于固定腔参数研究激光注入功率对推力性能的影响,建立外腔振荡式激光光子推进理论模式,并构建Herri... 激光光子推进是利用腔内振荡激光在腔壁上形成的光压力实现推进的一种新型空间推进技术。激光参数是影响激光光子推进性能的重要因素。基于固定腔参数研究激光注入功率对推力性能的影响,建立外腔振荡式激光光子推进理论模式,并构建Herriott型振荡腔仿真分析推力性能,采用近红外连续激光注入高反射率球面反射腔,实现20次左右的外腔注入激光光子振荡,测量一端固定腔壁上所形成的光压力,将仿真结果与实验结果对比,进行激光光子推进推力特性的分析,分析结果表明:腔长为110 mm的固定腔内,808 nm激光经过21次的振荡,产生1.98μN的推力,推力功率比为0.05μN/W,理论与实验一致性较好。 展开更多

关键词 激光推进 光压 光腔 推力

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连续激光辐照面阵CCD串扰现象时空分布特性 被引量：1

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作者 于程浩 叶继飞 +3 位作者 常浩 李南雷 李兰 韩枭 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第6期39-43,共5页

研究了532 nm连续激光辐照面阵CCD串扰现象的时空分布特性。以CCD垂直传输沟道的最上游、中游、最下游三个部位作为典型辐照部位。研究结果表明,激光辐照CCD垂直沟道方向上不同位置,不会影响主光斑出现的时序,只要连续激光开始辐照时刻... 研究了532 nm连续激光辐照面阵CCD串扰现象的时空分布特性。以CCD垂直传输沟道的最上游、中游、最下游三个部位作为典型辐照部位。研究结果表明,激光辐照CCD垂直沟道方向上不同位置,不会影响主光斑出现的时序,只要连续激光开始辐照时刻或结束辐照时刻在读出转移动作之前,主体信号电荷将形成干扰图像中的主光斑;但辐照部位对串扰线的时空分布具有重要影响。串扰线长度和空间分布位置,在激光结束辐照于读出转移时刻之前时,与携带溢出电荷的垂直传输势在读出转移时刻到达的位置有关;在激光结束辐照于读出转移时刻之后时,与获得溢出电荷的垂直传输势阱对应的绑定像素位置有关。研究结果进一步完善了连续激光对面阵CCD成像器件的干扰效应研究。 展开更多

关键词 激光干扰 连续激光 面阵CCD 串扰现象 时空分布

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用于脉冲微推力器的枢轴式微冲量测量系统设计方法 被引量：4

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作者 金星 吴文堂 +1 位作者 周伟静 常浩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期103-109,共7页

微冲量测量系统是研究脉冲微推力器推进性能的必备试验手段。提出了一种用于冲量测量的、通用的枢轴式扭摆测量系统的设计方法。首先,基于二阶振动系统微冲量测量模型,提出将冲量量程和误差限、测量噪声误差限、位移传感器量程和误差限... 微冲量测量系统是研究脉冲微推力器推进性能的必备试验手段。提出了一种用于冲量测量的、通用的枢轴式扭摆测量系统的设计方法。首先,基于二阶振动系统微冲量测量模型,提出将冲量量程和误差限、测量噪声误差限、位移传感器量程和误差限作为基本设计条件;其次,根据冲量与系统响应之间关系、位移传感器测量扭转角方法以及冲量瞬间作用模型,提出了测量臂、力臂、扭转刚度系数、转动惯量等关键测量系统参数的约束条件;最后,通过建立基本设计条件与关键系统参数之间关系,给出了设计步骤。该设计方法可以用于星载脉冲微推力器冲量性能测量装置的设计,有很好的通用性和实用性。 展开更多

关键词 冲量 测量系统 枢轴 设计方法 微推力器

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高精度电磁标定力数值模拟及实验研究 被引量：3

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作者 冯孝辉 洪延姬 +1 位作者 崔海超 冯高平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期451-464,共14页

高精度电磁标定力源是微推力测量系统的重要组成要素之一。为了获得性能优良的电磁标定力,本文综合采用数值模拟及实验测量两种方法分析研究了线圈和永磁铁相对位置变化时,磁铁几何尺寸对电磁力特性的影响:对于直径较大、厚度较小的永... 高精度电磁标定力源是微推力测量系统的重要组成要素之一。为了获得性能优良的电磁标定力,本文综合采用数值模拟及实验测量两种方法分析研究了线圈和永磁铁相对位置变化时,磁铁几何尺寸对电磁力特性的影响:对于直径较大、厚度较小的永磁铁而言,其电磁力随相对位置的变化会存在极值,且极值点附近的电磁力具有较好的稳定性和一致性。根据电磁力变化趋势特性,提出了线圈和永磁铁相对基准中心(极值点)位置的高精度设置方案,且基准中心位置附近的电磁力变异系数可达0.00252。最后,确定了大直径永磁铁+线圈组合型电磁力产生装置,并基于拟合方法建立了一定包络区间内的高精度电磁力控制关系式,其拟合曲线的估计标准误差约为0.0137。 展开更多

关键词 微推力测量 系统参数标定 电磁恒力 数值模拟 实验研究

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纳秒激光脉冲辐照太阳能电池损伤特性及对光电转化的影响 被引量：5

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作者 常浩 陈一夫 +1 位作者 周伟静 郭威 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期8-15,共8页

针对纳秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池损伤特性及对光电转化影响开展研究。从损伤形貌、伏安特性、电致发光三个方面建立实验系统,分别从材料烧蚀形貌、电性能输出、内部损伤情况来分析电池光电性能逐渐下降特性。在分析了激光能量... 针对纳秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池损伤特性及对光电转化影响开展研究。从损伤形貌、伏安特性、电致发光三个方面建立实验系统,分别从材料烧蚀形貌、电性能输出、内部损伤情况来分析电池光电性能逐渐下降特性。在分析了激光能量密度影响的基础上,进一步分析了激光辐照部位的影响,如电池栅线与非栅线部位。纳秒脉冲激光由于峰值功率较高,能对电池产生明显损伤,激光辐照电池的栅线部位损伤效果强于辐照非栅线部位,主要由于栅线电极的作用是用于光生载流子的收集,激光辐照熔断电池栅线,降低电池输出功率。研究结论对于提高太阳能电池空间防护能力具有指导意义。 展开更多

关键词 激光损伤 太阳能电池 伏安特性 表面形貌 电致发光图像

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基于图像的激光微尺度烧蚀质量估算方法 被引量：3

15

作者 郭威 常浩 +1 位作者 杜邦登 于程浩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期61-70,共10页

激光微尺度烧蚀下的烧蚀质量是激光微推进系统中评估比冲等性能参数的重要物理量,文中在利用扫描电镜得到的烧蚀坑图像的基础上,基于灰度表面重构形貌方法,建立了微尺度烧蚀坑形貌三维模型重构算法;针对图像噪声影响,对图像进行分段平滑... 激光微尺度烧蚀下的烧蚀质量是激光微推进系统中评估比冲等性能参数的重要物理量,文中在利用扫描电镜得到的烧蚀坑图像的基础上,基于灰度表面重构形貌方法,建立了微尺度烧蚀坑形貌三维模型重构算法;针对图像噪声影响,对图像进行分段平滑,有效地解决了量化误差和灰度模糊对重构形貌的影响,实现了烧蚀坑体积估算。结果表明:所提出的方法能够快速有效地重构激光微尺度烧蚀下烧蚀坑形貌的三维形状,进而计算其烧蚀质量。 展开更多

关键词 激光微推进 激光微烧蚀 烧蚀质量 SEM图像 SFS方法

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靶带式激光微推力器微推力输出对纳星平台的姿态影响分析 被引量：2

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作者 常浩 叶继飞 +1 位作者 周伟静 李南雷 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第S2期22-28,共7页

激光微推力器由于比冲高、推力水平低、体积功耗低、简单可靠等优点逐渐成为微纳星可负担的起的动力系统选择之一。针对固体靶带式激光微推力器推力输出过程中,由于阵列式激光器点火位置、点火顺序对纳星平台姿态影响问题,建立了基于激... 激光微推力器由于比冲高、推力水平低、体积功耗低、简单可靠等优点逐渐成为微纳星可负担的起的动力系统选择之一。针对固体靶带式激光微推力器推力输出过程中,由于阵列式激光器点火位置、点火顺序对纳星平台姿态影响问题,建立了基于激光烧蚀力矩的卫星姿态动力学方程,仿真分析姿态角和角速度随时间变化关系。仿真结果表明:在微推力器激光点火顺序可分为两边对称且连续输出和两边对称且间隔输出两种情况下,两种模式对纳星姿态影响存在差异,但无论激光烧蚀力矩由大到小输出或由小到大,力矩对称且连续输出对姿态影响最小,为应用于微纳星姿态稳定控制奠定基础。 展开更多

关键词 激光微推力器 激光烧蚀力矩 姿态 纳星

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纳秒脉冲激光斜入射辐照铝靶等离子体羽流及微冲量特性研究 被引量：1

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作者 于程浩 叶继飞 +2 位作者 周伟静 常浩 郭威 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期933-939,共7页

为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理,直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段,但激光烧蚀包含多种物理过程,仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理,脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程,因... 为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理,直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段,但激光烧蚀包含多种物理过程,仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理,脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程,因此,在研究宏观力学性能的基础上,通过开展脉冲激光斜入射烧蚀铝靶等离子体羽流及发射光谱特性测量研究,深入分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理。围绕单脉冲1064nm激光斜入射烧蚀铝靶开展研究,首先通过构建高速摄影测量系统和发射光谱测量系统,获得了典型激光能量密度斜入射烧蚀铝靶产生的等离子体羽流图像、等离子体光谱图像和等离子体发射光谱,基于等离子体发射光谱,利用Boltzmann作图法和Stark展宽法,分别研究了脉冲激光多种斜入射角度下等离子体温度、电子数密度随能量密度的变化关系;通过搭建扭摆微冲量测量系统,研究了脉冲激光多种斜入射角度下,沿着激光入射方向的冲量耦合系数随能量密度的变化。研究中遵循从羽流微尺度演化过程到冲量宏观力学性能测量分析的研究思路。实验结果表明,随着能量密度的增加,等离子体羽流发光强度增强,羽流离化程度增加,等离子体温度、电子数密度均先迅速增加,冲量耦合系数也迅速增加;当能量密度大于15 J·cm^(-2)时,由于等离子体屏蔽效应,等离子体温度、电子数密度均逐渐趋于饱和,最终导致冲量耦合系数随着能量密度的增加而减小;此外,随着入射角度的增加,等离子体温度、电子数密度均逐渐减小,导致冲量耦合系数也随之减小。研究结果表明,利用高速摄影和发射光谱可较好地分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理,研究结果可为激光空间碎片清除、空间微推力器、空间非合作目标消旋等空间应用的关键参数优化提供参考。 展开更多

关键词 激光烧蚀 斜入射 等离子体羽流 高速摄影 发射光谱 等离子体屏蔽 冲量耦合

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皮秒激光辐照硅基PIN光电二极管的瞬态响应信号分析 被引量：1

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作者 姚猛 叶继飞 +1 位作者 李兰 高贺岩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期93-98,共6页

实验研究了超短脉冲皮秒激光辐照硅基PIN光电二极管的瞬态响应的规律特性,测量了在不同激光能量密度辐照下的脉冲响应信号。分析实验结果表明,随着激光能量密度的增大,器件出现了非线性饱和状态,半高宽从37.2μs到113μs,底宽从181μs到... 实验研究了超短脉冲皮秒激光辐照硅基PIN光电二极管的瞬态响应的规律特性,测量了在不同激光能量密度辐照下的脉冲响应信号。分析实验结果表明,随着激光能量密度的增大,器件出现了非线性饱和状态,半高宽从37.2μs到113μs,底宽从181μs到322μs,脉冲响应信号出现展宽现象,信号的展宽意味着器件的瞬态响应发生了退化,同时对于饱和前后的信号特征量的半高宽和底宽进行了分析,发现无论是绝对增幅还是相对增幅,可以看出饱和后有更为显著的展宽现象,并且主要由于器件饱和后的下降沿出现速度的衰减所致。通过理论分析发现,由于注入的光生载流子浓度变化对双极输运过程造成影响,从而改变其载流子输运过程中的速度,导致器件响应出现退化现象。 展开更多

关键词 PIN光电二极管 超短脉冲 瞬态响应 非线性饱和 展宽现象 双极输运

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一种微推力测量系统的推力不确定度标定方法

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作者 洪延姬 冯孝辉 +1 位作者 崔海超 王思博 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期484-490,共7页

利用微推力测量系统有助于星载微推力器性能的测评和研发,而其不确定度的标定可以判断实验测量结果的可信度,本文提出一种推力测量系统的推力不确定度标定方法。通过对推力测量系统施加已知标准力,根据推力测量系统的系统响应反演计算... 利用微推力测量系统有助于星载微推力器性能的测评和研发,而其不确定度的标定可以判断实验测量结果的可信度,本文提出一种推力测量系统的推力不确定度标定方法。通过对推力测量系统施加已知标准力,根据推力测量系统的系统响应反演计算推力估计值,将已知标准力与推力估计值比较,以此标定推力测量系统的推力不确定度,并且给出推力不确定度和推力误差。所提方法具有以下主要特征:(1)利用推力积分方程离散化为推力离散化线性方程组求解推力加载全程的动态推力;(2)根据标准力不确定度和推力估计值不确定度,综合评价推力不确定度;(3)依据标准不确定度和扩展不确定度,获得给定置信度条件下的推力相对误差。本文基于所提方法对某亚毫牛级推力测量系统的不确定度进行了实验评估。结果表明在给定95%置信度条件下,其推力测量误差小于2%。所提出的推力不确定度标定方法,可为星载微推力器的推力误差评定提供了高置信度、高精度测评方法和手段。 展开更多

关键词 推力测量系统 动态推力 标准力 不确定度 标定方法

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能量密度对毫秒脉宽激光烧蚀铝靶物质迁移机制的影响 被引量：1

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作者 高贺岩 金星 +2 位作者 李兰 姚猛 王莹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期81-86,共6页

毫秒脉宽激光打孔过程中靶物质的迁移机制直接影响孔的形貌,因此靶物质的迁移机制研究对于激光加工参数优化具有重要意义。靶物质的迁移主要包括脱靶的气化产物、溅射的熔融物质和非脱靶的熔融物质迁移,熔融物质重新凝固形成重铸层。对... 毫秒脉宽激光打孔过程中靶物质的迁移机制直接影响孔的形貌,因此靶物质的迁移机制研究对于激光加工参数优化具有重要意义。靶物质的迁移主要包括脱靶的气化产物、溅射的熔融物质和非脱靶的熔融物质迁移,熔融物质重新凝固形成重铸层。对于脱靶的物质,采用高速相机直接成像法观察运动规律;对于重铸层,采用金相显微镜观察其形貌;最后,使用分析天平测量烧蚀质量。结果表明:铝合金的相爆炸阈值为1047.24 J/cm^(2),能量密度在相爆炸阈值以下时,脱靶的靶物质主要以气化形式迁移,重铸层内部会形成周向和径向的裂纹,而能量密度在相爆炸阈值以上时,熔融物质被冲刷出烧蚀坑,烧蚀坑内部几乎不存在重铸层;气化损失的质量占比很小,靶材的质量损失主要来自相爆炸驱动的熔体喷溅,相爆炸会使单脉冲烧蚀质量增加10.7倍;相爆炸和激光强度的下降均会导致靶材的气化速率下降。 展开更多

关键词 激光烧蚀 高速成像 物质迁移 气化

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