隨著激光技術(shù)的發(fā)展和武器系統(tǒng)中火工品安全性要求的提高,激光火工技術(shù)早已作為一種先進(jìn)的點(diǎn)火技術(shù)而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。本文基于半導(dǎo)體激光器,設(shè)計(jì)了一種單光纖光路結(jié)構(gòu)的激光點(diǎn)火系統(tǒng)。首先分析了激光點(diǎn)火系統(tǒng)的基本需求并確定了系統(tǒng)的總體技術(shù)方案,然后對(duì)系統(tǒng)中的主要單元,包括控制模塊、點(diǎn)火激光器驅(qū)動(dòng)模塊、光路檢測(cè)模塊、點(diǎn)火時(shí)間測(cè)量模塊以及同步輸出模塊等單元進(jìn)行了理論分析和硬件電路設(shè)計(jì),并根據(jù)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作流程,對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和編寫,最后對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的性能和整機(jī)輸出進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。具體內(nèi)容如下:(1)對(duì)激光點(diǎn)火系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與研究,確定了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。通過分析比較單光纖和雙光纖光路結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),確定了系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)。根據(jù)各波段半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)以及點(diǎn)火藥劑的吸收光譜,從光纖耦合激光器模塊的工藝水平和激光傳輸損耗角度分別選取了980nm和1310nm波長的激光作為系統(tǒng)的點(diǎn)火激光和檢測(cè)激光。(2)根據(jù)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)兩部分,光路設(shè)計(jì)部分主要設(shè)計(jì)了基于單光纖雙波長方案的光路結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙光纖、雙光源式光路檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

第1章緒論5圖1.2單光纖光路檢測(cè)系統(tǒng)示意圖Figure1.2Schematicdiagramofsingleopticalfiberdetectionsystem2017年，梅崴等[45]對(duì)大行程1x2MEMS光開關(guān)的工作原理、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及微加工工藝開展了研究分析，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了光開關(guān)插入損耗、響應(yīng)時(shí)間和隔離度等特性，測(cè)試結(jié)果表明光開關(guān)的綜合性能符合激光點(diǎn)火系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用要求。2019年，賀愛鋒等[46]通過實(shí)驗(yàn)探究了起爆器內(nèi)點(diǎn)火藥劑的類型、裝藥量及玻璃封接工藝對(duì)起爆器承壓密封性的影響。綜上所述，西方發(fā)達(dá)國家對(duì)激光點(diǎn)火技術(shù)的研究開展較早，并且在激光點(diǎn)火的安全性和可靠性方面取得了重要進(jìn)展。國內(nèi)經(jīng)過十多年的研究發(fā)展，在激光點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)展方面也取得了長足的進(jìn)步，激光點(diǎn)火光源已從早期的固體激光器發(fā)展為半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器具有體積孝驅(qū)動(dòng)電流孝效率高等特點(diǎn)，而且可通過注入電流精準(zhǔn)控制其輸出功率；激光點(diǎn)火系統(tǒng)的光路檢測(cè)結(jié)構(gòu)也從原來的雙光纖光路逐步替代為單光纖光路，單光纖光路結(jié)構(gòu)具有光纖數(shù)量少、與起爆器接口工藝簡(jiǎn)單、檢測(cè)光功率易控制、易于實(shí)現(xiàn)反射率測(cè)量、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，提高了光路檢測(cè)的可靠性和系統(tǒng)的安全性，使系統(tǒng)更易實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，有很好的發(fā)展前景。激光點(diǎn)火系統(tǒng)也從機(jī)理研究逐步向工程化邁進(jìn)。1.3論文的研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)1.3.1研究?jī)?nèi)容本文設(shè)計(jì)的激光點(diǎn)火系統(tǒng)是根據(jù)中物院XXX研究所需求研制，可用于激光點(diǎn)火和光路連續(xù)性檢測(cè)，具有高安全性、高穩(wěn)定性、使用方便等特點(diǎn)。根據(jù)激光點(diǎn)火系統(tǒng)的功能需求，圍繞半導(dǎo)體激光器設(shè)計(jì)出了具有激光點(diǎn)火和光路檢測(cè)功能

7第2章激光點(diǎn)火系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及光路設(shè)計(jì)2.1激光點(diǎn)火系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)根據(jù)用戶單位的研制要求，激光點(diǎn)火系統(tǒng)需具備激光點(diǎn)火、光路連續(xù)性檢測(cè)、點(diǎn)火信號(hào)同步輸出、點(diǎn)火時(shí)間測(cè)量等功能，且具有較高的安全性和可靠性。光路檢測(cè)結(jié)構(gòu)作為激光點(diǎn)火系統(tǒng)的重要部分，將直接決定系統(tǒng)點(diǎn)火的成敗。早期的激光點(diǎn)火系統(tǒng)一般采用雙光纖單波長的光路檢測(cè)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行光路連續(xù)性檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)光功率的穩(wěn)定性難以控制，檢測(cè)光也較容易進(jìn)入到點(diǎn)火藥劑中，且雙光纖光纜與起爆器接口工藝較為復(fù)雜，而單光纖雙波長的光路結(jié)構(gòu)具有光纖數(shù)量少、檢測(cè)光功率易控制、易于實(shí)現(xiàn)反射率測(cè)量、實(shí)時(shí)檢測(cè)點(diǎn)火功率、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，很好的彌補(bǔ)了雙光纖結(jié)構(gòu)的不足，非常適合在點(diǎn)火系統(tǒng)中應(yīng)用。除光路檢測(cè)結(jié)構(gòu)外，激光器驅(qū)動(dòng)模塊和系統(tǒng)安保模塊也是影響點(diǎn)火系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的重要因素，因此還需對(duì)這兩個(gè)功能模塊進(jìn)行系統(tǒng)性研究。根據(jù)用戶單位對(duì)激光點(diǎn)火系統(tǒng)的性能要求和任務(wù)書上的功能需求，本文采用單光纖光路結(jié)構(gòu)并圍繞半導(dǎo)體激光點(diǎn)火系統(tǒng)，對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)、光路檢測(cè)、系統(tǒng)保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。本次設(shè)計(jì)的總體框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖Figure2.1Systemoverallstructureblockdiagram本系統(tǒng)光路采用的是單光纖的光路結(jié)構(gòu)，單光纖光路結(jié)構(gòu)中的核心器件為光纖耦合器，光纖耦合器是光纖與光纖之間進(jìn)行拆卸和連接的器件，它可以精密連半導(dǎo)體激光點(diǎn)火技術(shù)的研究與應(yīng)用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光點(diǎn)火器耐壓密封及其影響[J]. 賀愛鋒,李駿,曹椿強(qiáng),祝捷,陳建華,馬玥,井波,王浩宇.  裝備環(huán)境工程. 2019(09)
[2]一種單光路激光點(diǎn)火系統(tǒng)通路分析方法[J]. 葉志鵬,賈睿,吳強(qiáng),郭聞昊,高雅,李華濱.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]大功率紅外激光器高效驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J]. 呂燚,高軍燕,蔣藝杰.  激光與紅外. 2019(03)
[4]激光系統(tǒng)中半導(dǎo)體激光器溫度穩(wěn)定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J]. 劉熙明,魏旭,竇立剛.  強(qiáng)激光與粒子束. 2019(02)
[5]高精度和高穩(wěn)定性半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動(dòng)電源[J]. 田亞玲,李創(chuàng)社,張朝陽.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[6]納秒激光驅(qū)動(dòng)的數(shù)千電子伏特X射線背光面源特性[J]. 熊俊,安紅海,賈果,王偉,王琛,王瑞榮,方智恒,董佳欽,雷安樂.  中國激光. 2017(09)
[7]單管半導(dǎo)體激光器光學(xué)系統(tǒng)熱特性[J]. 曹銀花,張彥,邱運(yùn)濤,張雨桐,李景,姚磊,劉友強(qiáng),王智勇.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[8]GaAs基大功率激光器靜電失效現(xiàn)象的研究[J]. 黃欣竹,崔碧峰,郭偉玲,李莎,孔真真,房天嘯,郝帥.  激光與紅外. 2017(06)
[9]激光點(diǎn)火系統(tǒng)用1×2 MEMS光開關(guān)研究[J]. 梅崴,徐宇新,邢朝洋,胡啟方,李新坤.  導(dǎo)航與控制. 2017(01)
[10]半導(dǎo)體激光器模塊散熱特性影響因素分析[J]. 楊宏宇,舒世立,劉林,喬巖欣.  半導(dǎo)體光電. 2016(06)



本文編號(hào)：2938518