激光光子推進(jìn)是利用腔內(nèi)振蕩激光在腔壁上形成的光壓力實(shí)現(xiàn)推進(jìn)的一種新型空間推進(jìn)技術(shù)。激光參數(shù)是影響激光光子推進(jìn)性能的重要因素。基于固定腔參數(shù)研究激光注入功率對(duì)推力性能的影響,建立外腔振蕩式激光光子推進(jìn)理論模式,并構(gòu)建Herriott型振蕩腔仿真分析推力性能,采用近紅外連續(xù)激光注入高反射率球面反射腔,實(shí)現(xiàn)20次左右的外腔注入激光光子振蕩,測(cè)量一端固定腔壁上所形成的光壓力,將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,進(jìn)行激光光子推進(jìn)推力特性的分析,分析結(jié)果表明:腔長(zhǎng)為110 mm的固定腔內(nèi),808 nm激光經(jīng)過(guò)21次的振蕩,產(chǎn)生1. 98μN(yùn)的推力,推力功率比為0. 05μN(yùn)/W,理論與實(shí)驗(yàn)一致性較好。 

【文章來(lái)源】：激光雜志. 2020,41(05)北大核心

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【部分圖文】：

隨時(shí)間變化的光斑分布

根據(jù)理論分析與仿真結(jié)果，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。將連續(xù)激光從預(yù)設(shè)孔徑射入光學(xué)振蕩腔，光子流在兩面全反射鏡間多次反射直至能量衰減完全或從腔內(nèi)逸出，每面反射鏡表面都受到了多次激光輻照，同時(shí)由于連續(xù)激光的持續(xù)補(bǔ)充，單位時(shí)間內(nèi)每面反射鏡表面的作用力的積分是一個(gè)常值，即合力保持不變。通過(guò)將反射鏡M2垂直加載到電子天平的托盤(pán)上，合力的變化表現(xiàn)為重力的變化，通過(guò)讀取天平的質(zhì)量數(shù)可以換算得到推力的數(shù)值。推力測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖2所示。激光注入裝置為光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器，配合光束準(zhǔn)直器、導(dǎo)軌、手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)和附加光學(xué)器件，用于加載連續(xù)激光和改變激光注入光學(xué)振蕩腔的入射角度。激光器為長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司研制的型號(hào)為FC-W-808H的連續(xù)光纖激光器，F(xiàn)C-W-808H激光器的波長(zhǎng)為808 nm，可選功率為0～100W，光纖芯徑為400μm，光纖數(shù)值孔徑為0.22 NA，光纖連接頭為SMA905。光束準(zhǔn)直器為T(mén)HORLABS公司SMA905系列的定焦準(zhǔn)直器，型號(hào)為F220SMA-780，對(duì)于808 nm波段的光，增透膜透過(guò)率高于99.7%，光束直徑為2.1 mm，發(fā)散角為0.028 730 6°，數(shù)值孔徑0.26 NA，焦距11.07 mm。腔鏡采用THORLABS公司生產(chǎn)的帶有保護(hù)層的金膜反射鏡構(gòu)成光學(xué)振蕩腔，采用離軸開(kāi)孔的反射鏡，焦距200 mm，平均反射率98.5%以上，直徑50.8 mm。測(cè)量天平采用梅特勒-托利多超越系列專(zhuān)業(yè)型XSE105DU電子天平，最大稱(chēng)量值(精細(xì)量程)41 g，可讀性(精細(xì)量程)0.01 mg。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物如圖3所示，箭頭線代表的是激光傳輸方向。

激光注入裝置為光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器，配合光束準(zhǔn)直器、導(dǎo)軌、手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)和附加光學(xué)器件，用于加載連續(xù)激光和改變激光注入光學(xué)振蕩腔的入射角度。激光器為長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司研制的型號(hào)為FC-W-808H的連續(xù)光纖激光器，F(xiàn)C-W-808H激光器的波長(zhǎng)為808 nm，可選功率為0～100W，光纖芯徑為400μm，光纖數(shù)值孔徑為0.22 NA，光纖連接頭為SMA905。光束準(zhǔn)直器為T(mén)HORLABS公司SMA905系列的定焦準(zhǔn)直器，型號(hào)為F220SMA-780，對(duì)于808 nm波段的光，增透膜透過(guò)率高于99.7%，光束直徑為2.1 mm，發(fā)散角為0.028 730 6°，數(shù)值孔徑0.26 NA，焦距11.07 mm。腔鏡采用THORLABS公司生產(chǎn)的帶有保護(hù)層的金膜反射鏡構(gòu)成光學(xué)振蕩腔，采用離軸開(kāi)孔的反射鏡，焦距200 mm，平均反射率98.5%以上，直徑50.8 mm。測(cè)量天平采用梅特勒-托利多超越系列專(zhuān)業(yè)型XSE105DU電子天平，最大稱(chēng)量值(精細(xì)量程)41 g，可讀性(精細(xì)量程)0.01 mg。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物如圖3所示，箭頭線代表的是激光傳輸方向。5 結(jié)果對(duì)比分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3429909