發(fā)布時間：2021-10-11 05:49

　　激光光子推進是利用腔內(nèi)振蕩激光在腔壁上形成的光壓力實現(xiàn)推進的一種新型空間推進技術(shù)。激光參數(shù)是影響激光光子推進性能的重要因素�；诠潭ㄇ粎�(shù)研究激光注入功率對推力性能的影響,建立外腔振蕩式激光光子推進理論模式,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,實現(xiàn)20次左右的外腔注入激光光子振蕩,測量一端固定腔壁上所形成的光壓力,將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果對比,進行激光光子推進推力特性的分析,分析結(jié)果表明:腔長為110 mm的固定腔內(nèi),808 nm激光經(jīng)過21次的振蕩,產(chǎn)生1. 98μN的推力,推力功率比為0. 05μN/W,理論與實驗一致性較好。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

隨時間變化的光斑分布

根據(jù)理論分析與仿真結(jié)果，進行實驗驗證。將連續(xù)激光從預設(shè)孔徑射入光學振蕩腔，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，同時由于連續(xù)激光的持續(xù)補充，單位時間內(nèi)每面反射鏡表面的作用力的積分是一個常值，即合力保持不變。通過將反射鏡M2垂直加載到電子天平的托盤上，合力的變化表現(xiàn)為重力的變化，通過讀取天平的質(zhì)量數(shù)可以換算得到推力的數(shù)值。推力測量實驗裝置示意圖如圖2所示。激光注入裝置為光纖耦合輸出半導體激光器，配合光束準直器、導軌、手動旋轉(zhuǎn)臺和附加光學器件，用于加載連續(xù)激光和改變激光注入光學振蕩腔的入射角度。激光器為長春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司研制的型號為FC-W-808H的連續(xù)光纖激光器，F(xiàn)C-W-808H激光器的波長為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。光束準直器為THORLABS公司SMA905系列的定焦準直器，型號為F220SMA-780，對于808 nm波段的光，增透膜透過率高于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)的帶有保護層的金膜反射鏡構(gòu)成光學振蕩腔，采用離軸開孔的反射鏡，焦距200 mm，平均反射率98.5%以上，直徑50.8 mm。測量天平采用梅特勒-托利多超越系列專業(yè)型XSE105DU電子天平，最大稱量值(精細量程)41 g，可讀性(精細量程)0.01 mg。實驗裝置實物如圖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體激光器，配合光束準直器、導軌、手動旋轉(zhuǎn)臺和附加光學器件，用于加載連續(xù)激光和改變激光注入光學振蕩腔的入射角度。激光器為長春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司研制的型號為FC-W-808H的連續(xù)光纖激光器，F(xiàn)C-W-808H激光器的波長為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。光束準直器為THORLABS公司SMA905系列的定焦準直器，型號為F220SMA-780，對于808 nm波段的光，增透膜透過率高于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)的帶有保護層的金膜反射鏡構(gòu)成光學振蕩腔，采用離軸開孔的反射鏡，焦距200 mm，平均反射率98.5%以上，直徑50.8 mm。測量天平采用梅特勒-托利多超越系列專業(yè)型XSE105DU電子天平，最大稱量值(精細量程)41 g，可讀性(精細量程)0.01 mg。實驗裝置實物如圖3所示，箭頭線代表的是激光傳輸方向。5 結(jié)果對比分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3429909