激光测距通信一体化技术研究及深空应用探索

概述了空间激光测距通信一体化技术的研究现状,提出了一种激光精密测距与高速通信一体化技术,基于双向单程测距原理,在BPSK外差相干激光通信的基础上,采用码元相位测量实现了激光测距与通信一体化设计,并完成了地面实验验证。实验结果表明：在通信码速率1 Gbit/s的情况下,其测距精度优于0.9 mm,并分析了参考时钟频差对测距精度的影响。最后对激光测距通信一体化技术在未来深空探测中的应用进行了探索研究。     

Time-varying solar radiation pressure on Ajisai in comparison with LAGEOS satellites

This study aims to investigate solar radiation pressure acting on the spherical geodetic satellites, Ajisai, LAGEOS-1, and LAGEOS-2. The solar radiation pressure coefficients ($C_R$) are derived in two independent ways: (a) through precise orbit determination (POD) using satellite laser ranging (SLR) data, and (b) through modeling using the optical properties of the satellite surface material. The average $C_R$ value of Ajisai (1.039), as calculated from the time series of $C_R$ POD estimates every 15?days, is consistently smaller than those of LAGEOS-1 (1.140) and LAGEOS-2 (1.103). This difference can be explained by the fact that the surface of Ajisai is mostly covered by mirrors. The Ajisai $C_R$ values estimated by POD show remarkable semi-annual variation, which disagrees with the results of a previous study (Sengoku et al., 1995) predicting that the $C_R$ of Ajisai varies almost annually. We attribute this semi-annual variation to two physical reasons: the non-spherical additional cross-sectional area due to the “attached fitting ring” and the low reflectivity of the surface material in the polar regions. Furthermore, the solar radiation pressure acting on Ajisai varies annually in a direction perpendicular to the sun-satellite vector. Finally, the two independent $C_R$ values of Ajisai agree more when we assume a total solar irradiance of 1361?W/m², whereas the value 1367?W/m² has been commonly used in POD.     

某型直升机照明系统与夜视镜兼容设计

本文概述了夜视镜的原理,对某型直升机现有机内外照明系统进行了分析,阐述了照明系统与夜视镜兼容设计的必要性,介绍了设计方案中照明系统类型、光色等的确定及改装方案.经地面与空中试验验证,改装后的照明系统与夜视镜兼容.     

可用于深空信息传输的光纤激光相控阵技术

提出采用面向动态连接的光纤激光相控阵的深空激光通信及全光组网技术,对4~35万千米深空探测链路功率进行了仿真,由于1.55μm掺铒光纤放大器的饱和输出限制,使其安全裕量大大低于1.064μm载波源的安全裕量。模拟了1.064μm的光纤激光相控阵在深空通信中的远场强度分布图,阵元数目为20×20时,阵元间距为20μm、纤芯半径为10μm,远场的扫描角度范围为±1.309°。结果表明,1.064μm光纤激光相控阵光源具有深空链路传输优势,该研究为面向动态连接的激光相控通信的实现提供理论依据。     

基于脉冲激光定位的SRAM单粒子闩锁事件率预估

器件单粒子闩锁效应(SEL)预估方法一般是建立在只有一个敏感体积单元的长方体(RPP)模型上,静态随机存储器(SRAM)单粒子闩锁敏感区的定位试验结果表明敏感体积单元不仅有一个.利用脉冲激光定位SRAM K6R4016V1D单粒子闩锁效应敏感区的试验结果对器件在轨SEL事件率进行了修正计算.首先利用脉冲激光定位SRAM SEL敏感区,获得敏感区的分布情况,并确定整个器件敏感体积单元的数量.然后针对不同的空间轨道、辐射粒子以及敏感体积厚度和敏感体积单元数进行了相应的器件SEL事件率计算,并对计算结果进行了分析讨论.结果表明,重离子引起的SEL事件率随敏感体积单元数量的增大而减小;修正敏感体积单元数量对预估质子引起的SEL事件率非常必要,否则将会过高评估质子直接电离作用对SEL事件率的贡献.      

微纳卫星相机主承力构件轻量化设计与增材制造

针对20kg微纳遥感卫星相机主承力构件的轻量化需求,以转接环、次镜环和主背板三个主承力构件为研究对象,开展面向选区激光熔化增材制造技术的结构设计与制造关键技术研究。结果表明,设计的0.5mm折边结构具有良好的抗压缩和扭转等力学性能,在实现轻量化的同时,可显著提升构件的支撑强度。通过45°斜壁与微桁架结构,实现无辅助支撑增材制造。从能量输入、结构微调及加快热传导三个方面入手,有效解决了打印过程尖角变形难题。最终获得了质量分别为89g、87g和546g的三个轻量化主承力构件。搭载原理样机开展系统装调与地面力学试验,通过了8G重力加速度测试,实现了卫星相机大型复杂结构主承力构件的高承载和轻量化制造。     

激光冲击成形下3A21铝板料表面残余应力

激光冲击成形的重要特点之一就是能在工件表面形成残余压应力,起到强化的作用,对具有抗疲劳性能要求的航空结构件有重要意义。本文对激光冲击成形的3A 21防锈铝板的残余应力分布特性进行了研究。用X射线应力测定仪进行了三个方向残余应力的测量,建立了主应力计算公式,分析其形成机制与分布特性。试验结果表明:在脉冲能量42 J、脉冲宽度23 ns、脉冲功率1.2×109W作用下,板料正反两面产生的残余应力小于-100M Pa,且均为压应力,除变形区域顶点主应力方向为0°外,其他点的主应力方向约为-30,°且正方形板料对角线方向应力大于穿过中心边长方向的应力。     

送粉激光熔覆成形L合金试验研究

利用L合金粉末,开展了激光熔覆技术修复基体2C r12的研究。对修复件的显微组织进行了分析,并对修复件的拉伸、冲击性能进行了测试。组织分析表明:熔覆层与基体形成良好冶金结合;每层中间部位基本上为垂直于结合面外延生长的柱状树枝晶,其生长方向基本一致;熔覆层上部组织主要由枝晶组成,其生长方向不同于底部组织,生长方向基本与激光扫描方向平行。拉伸、冲击试验证明,L合金粉末修复件沿激光扫描方向的延伸率约为18%~30%,垂直激光扫描方向由于受内部道和道间搭接影响,延伸率约为10%~18%。激光熔覆区断口主要由韧窝和撕裂棱组成,呈现明显的韧性断裂特征。试验表明:送粉激光熔覆能够获得表面平整,无裂纹、气孔等缺陷的制件;熔覆层具有较好的拉伸、冲击强度和较好的韧性;熔覆层沿激光扫描方向(纵向)性能略优于垂直激光扫描方向(横向)的性能。     

空间流场显示的一种新方法──激光片光运动法

用一套能在气垫滑轨上平稳运动的激光片光运动系统，对湍流边界层及其拟序结构进行了空间流场显示，并对其应用范围、使用方法和技术等进行了研究。实验结果表明，这种空间显示法不仅能够较好地揭示流场的空间结构，而且与其它空间流场显示法相比，具有费用低，操作方便，应用范围较广，易于对照片进行准确的定量分析等优点。     

CSP结构半导体激光器二维稳态数值模拟

采用二维有限差分法对一个GaAs／GaAlAsCSP结构半导体激光器在稳态条件下的电、光特性进行了数值模拟。在电模型的分析中，以静电势、电子浓度和空穴浓度为基本变量，采用Gummel方法迭代求解三个电方程。利用与电方程求解中同样的差分网格，运用有限差分法对光波动方程进行求解，其中模式传播常数采用广义横向谐振法和变分原理结合的方法求取。通过电、光方程的完全自洽迭代过程，得到了完整的光、电特性。在此基础上．对因制造工艺不完善带来器件特性的变化进行了分析。数值结果与有关文献的结果一致，验证了数值模拟的正确性。本文提出的二雏模拟器可用于半导体激光器的计算机辅助优化设计。