[發(fā)明專利]一種組合激光等離子體反導(dǎo)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010250694.X
• 申請(qǐng)日: 2020-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN111432544A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翔;張亦卓;胡文華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空制造技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H05H1/24
• 分類號(hào): H05H1/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種組合激光等離子體反導(dǎo)系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于啟動(dòng)等離子體的飛秒激光器、用于穩(wěn)定等離子體的納秒激光器、用于反射飛秒激光的反射鏡及用于激光耦合的耦合鏡，該方法包括步驟1：按照飛秒啟動(dòng)參數(shù)啟動(dòng)飛秒激光器產(chǎn)生飛秒激光，從而在空氣中形成等離子通道；步驟2：利用飛秒激光器并按照預(yù)設(shè)的飛秒重復(fù)頻率反復(fù)刷新等離子通道；步驟3：按照納秒啟動(dòng)參數(shù)啟動(dòng)納秒激光器產(chǎn)生納秒激光，納秒激光并通過耦合鏡與飛秒激光進(jìn)行耦合后作用于等離子通道；步驟4：利用納秒激光器并按照預(yù)設(shè)的納秒重復(fù)頻率反復(fù)刷新等離子通道，本發(fā)明能夠提高等離子通道的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)等離子通道壽命，從而形成持續(xù)且區(qū)域較大的等離子區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合激光等離子體反導(dǎo)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

對(duì)任何物質(zhì)輸入足夠的能量，例如加熱，他會(huì)汽化，然后分子原子發(fā)生電離，最后形成一些正負(fù)離子和電子以一定比例混合的帶電氣體，這種物質(zhì)就是等離子體。等離子體由于其特殊性質(zhì)及用途受到各大國(guó)的高度重視，隨著研究逐步深入，等離子云產(chǎn)生過程中有明亮的閃光和類似眩暈手雷的巨響，給人體帶來(lái)較大疼痛感，還可以有效吸收各種能量，包括激光和微波等，進(jìn)一步拓展了等離子體的應(yīng)用空間。

如今，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已可輕易獲得強(qiáng)度大于10¹³W/cm²的飛秒激光輸出，這樣高強(qiáng)度的激光脈沖很容易電離大氣，并且產(chǎn)生的等離子體通道可在空氣中傳播幾百米甚至上千米的距離。

等離子具有負(fù)折射率特性，它對(duì)激光束傳輸?shù)淖饔孟喈?dāng)于在光路中插入了負(fù)透鏡，使激光束發(fā)散(散焦效應(yīng))。聚焦飛秒激光脈沖在大氣中傳輸時(shí)由光學(xué)克爾效應(yīng)引起的自聚焦與等離子體散焦可通過控制實(shí)驗(yàn)條件來(lái)達(dá)到平衡，產(chǎn)生自持的長(zhǎng)距離等離子體絲，大氣中聚焦飛秒激光脈沖形成的等離子體絲直徑大約為100～200μm。大氣等離子體通道形成后，由于電子和離子的復(fù)合、電子與中性分子吸附作用等，通道內(nèi)電子密度下降得很快，通常單個(gè)飛秒激光脈沖產(chǎn)生的等離子通道壽命只有幾個(gè)納秒，由于通道的壽命較短，形成的等離子區(qū)域很小，無(wú)法形成較大的等離子體區(qū)域

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種組合激光等離子體反導(dǎo)系統(tǒng)及方法，能夠提高等離子通道的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)等離子通道壽命，從而形成持續(xù)且區(qū)域較大的等離子區(qū)域。

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種組合激光等離子體反導(dǎo)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于啟動(dòng)等離子體的飛秒激光器、用于穩(wěn)定等離子體的納秒激光器、用于反射飛秒激光的反射鏡及用于激光耦合的耦合鏡。

進(jìn)一步地，所述反導(dǎo)系統(tǒng)還包括用于調(diào)整激光匯聚的變焦鏡組。

第二方面，本發(fā)明提出了一種組合激光等離子體反導(dǎo)方法，利用第一方面所述的反導(dǎo)系統(tǒng)，包括如下步驟：

步驟1：按照飛秒啟動(dòng)參數(shù)啟動(dòng)飛秒激光器產(chǎn)生飛秒激光，飛秒激光在空氣中形成等離子通道；

步驟2：利用飛秒激光器并按照預(yù)設(shè)的飛秒重復(fù)頻率反復(fù)刷新步驟1中形成的等離子通道；

步驟3：按照納秒啟動(dòng)參數(shù)啟動(dòng)納秒激光器產(chǎn)生納秒激光，納秒激光并通過耦合鏡與步驟1中的飛秒激光進(jìn)行耦合后作用于等離子通道；

步驟4：利用納秒激光器并按照預(yù)設(shè)的納秒重復(fù)頻率反復(fù)刷新等離子通道。

進(jìn)一步地，所述的飛秒激光為單脈沖激光且啟動(dòng)參數(shù)為E＝100mJ，P＜10ns；所述的納秒激光為單脈沖激光且啟動(dòng)參數(shù)為E＝10J，10ns≤P≤

100ns；其中E為激光能量；P為激光脈寬。

進(jìn)一步地，所述飛秒激光的脈沖間隙時(shí)間為S₁，S₂為等離子體的衰變時(shí)間為S₂且S₁＜S₂。