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高能激光(HEL)大气传输产生的热晕效应,将会导致激光光束质量的严重退化,并将限制其到达目标上的最大激光功率密度。通常关于HEL大气传输的研究主要集中在连续激光,对于序列脉冲激光的热晕问题的研究较少。因为脉冲激光可以大大的提高激光的峰值功率,而且激光脉冲宽度越短热晕效应越小,所以对于序列短脉冲激光的传输问题,采用合适的脉冲间隔,将有利于激光大气传输并能提高靶面上激光功率密度。
本文主要采用数值模拟方法来研究脉冲激光大气传输热畸变效应,通过数值模拟主要取得了以下一些结果:
(1)在现有的高能激光大气传输四维数值模拟程序(4D程序)的基础上,增加了脉冲激光影响的计算子程序。(2)利用4D程序模拟计算了短脉冲激光热畸变效应基本物理规律,得到了与理论分析相一致的结论,验证了此计算子程序的可靠性和正确性。(3)对于序列脉冲激光聚焦传输来讲,在相同的平均发射功率和大气条件下,当风场渡越时间内脉冲数Np<6时,序列脉冲激光传输占优势,但是单脉冲宽度增加到一定程度,可以导致Np=1.6或者2时,峰值环围Strehl可能比单脉冲热晕还大。(4)利用风速渡越时间内的平均脉冲数(-Np)分析了脉冲激光实际大气竖直向上传输热晕效应的影响;在合肥和新疆不同地点下,(-Np)小于2时利用脉冲激光传输更利于提高激光大气传输效率,而(-Np)大于8时就相当于连续激光大气传输。