[發明專利]一種光纖自消耗式激光微推進系統

在審

• 申請號: 201911256951.4
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111120233A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 沈瑞琪;曹金樂;吳立志;張偉;胡艷
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00;B64G1/40
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明屬于激光推進領域，具體涉及一種光纖自消耗式激光微推進系統。包括依次連接的控制單元，激光器，聚焦透鏡和光纖；光纖末端設有推進物質層，聚焦透鏡將激光器發出的激光聚焦傳輸至光纖輸入端，光纖將激光傳輸至末端的推進物質層，使推進物質電離，產生電離層，進而產生反方向的推力作用。本發明的系統以傳能光纖本身作為工質，無需單獨準備推進物質，光纖傳能既方便了激光的傳輸，又利于系統布局。

技術領域

本發明屬于激光推進領域，具體涉及一種光纖自消耗式激光微推進系統。

背景技術

微小衛星的迅速發展使得研究輕型、低功耗、高效、小推力、微沖量的微推進技術稱為必須。激光推進技術是一種基于激光與物質相互作用原理的新型推進技術。激光為推進技術具有推力精確、比沖較高和結構簡單的特點。

目前，按照工作方式來分，激光推進技術主要包括透射式和反射式兩種。反射式雖然結構簡單，但是激光燒蝕產生的噴射物質容易污染鏡頭。透射式靶材料由基底層和燒蝕層組成，其中，燒蝕層的致密性對于推進效率和后期測試的精確度均有很大的影響，這對于燒蝕層的配方提出了比較高的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖自消耗式激光微推進系統。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種光纖自消耗式激光微推進系統，包括依次連接的控制單元，激光器，聚焦透鏡和光纖；

所述光纖末端設有推進物質層，所述聚焦透鏡將激光器發出的激光聚焦傳輸至光纖輸入端，光纖將激光傳輸至末端的推進物質層，使推進物質電離，產生電離層，進而產生反方向的推力作用。

進一步的，所述光纖輸入端面固定在激光器產生的激光束的聚焦光斑小于光纖直徑位置處。

進一步的，所述光纖末端設有推進物質層通過對光纖尾纖表面進行炭化、研磨、燒蝕處理得到。

進一步的，所述光纖采用裸纖，芯徑200～1000um。

進一步的，所述激光器采用固體激光器，波長800～1100nm，脈寬5～100ns，脈沖能量30～100mj。

進一步的，所述聚焦透鏡采用平凸透鏡，直徑10～50mm，焦距2～20cm

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

(1)本發明通過聚焦透鏡將激光耦合進光纖的輸入端面，是激光在光纖中傳輸至光纖末端的推進物質界面層，整個過程的激光是在光纖中傳輸的，封閉光路狀態下傳輸激光避免了環境因素對激光造成的影響，簡化了光路；

(2)本發明的推進物質是通過對光纖端面進行炭化、研磨、燒蝕等特殊方式進行處理得到的，該物質是直接嵌在光纖末端的，與光纖之間不存在裝配問題，簡化了激光與推進物質的耦合結構，同時，激光推進系統不需要另設推進物質存儲結構，簡化了系統的結構；

(3)本發明可以通過控制激光強度實現對推力大小的控制，易于實現推力的精確控制。

附圖說明

圖1為本發明的光纖自消耗式激光微推進系統原理圖。

附圖標記說明：

1-控制單元，2-激光器，3-聚焦透鏡，4-光纖，5-燒蝕層，6-電離層，7-激光束。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

如圖1所示，一種光纖自消耗式激光微推進系統，該系統包括：控制單元1、激光器2、聚焦透鏡3、光纖4；控制單元1與激光器2相連，激光器2輸出的激光通過聚焦透鏡3傳輸至光纖輸入端，光纖4將激光傳輸至尾端發生作用。