激光火工品技术

目录第1章激光火工品技术发展.................................................................................................. 1 1.1 国外研究状况................................................................................................................. 1 1.2 国内研究情况.................................................................................................................. 6 1.3 国内外差距...................................................................................................................... 8 第2章激光火工品作用机理................................................................................................ 12 2.1 激光起爆作用机理分析................................................................................................... 12 2.1.1 光冲量对的作用................................................................................................... 13 2.1.2 光化学反应对的作用............................................................................................ 13 2.1.3 电击穿对的影响................................................................................................... 14 2.1.4 冲击波对的作用................................................................................................... 14 2.1.5 热分解反应对的作用............................................................................................ 15 2.2 激光热起爆机理............................................................................................................. 15 2.2.1 激光热起爆过程分析................................................................................................... 15 2.2.2 激光热起爆临界能量计算............................................................................................ 18 2.3 激光爆炸箔起爆机理...................................................................................................... 25 2.3.1 EBW起爆和LEBW起爆.............................................................................................. 25 2.3.2 LEBW起爆能量的转变................................................................................................. 26 2.3.3 多孔含能药粉的LEBW模型........................................................................................ 27 2.4 激光冲击片起爆机理...................................................................................................... 28 2.5 光化学起爆机理............................................................................................................. 32 2.5.1 试验现象与结果.......................................................................................................... 32 2.5.2 反应机理模型分析....................................................................................................... 35 2.5.3 DACP的光化学起爆..................................................................................................... 37 2.6 激光起爆数值模拟................................................................................................... 39 2.6.1 数学模型..................................................................................................................... 40 2.6.2 计算结果与讨论.......................................................................................................... 41 2.7 激光点火机理................................................................................................................. 43 2.7.1 激光点火过程.............................................................................................................. 44 2.7.2 激光点火理论分析..................................................................................................... 45 2.7.3 点在激光作用下的飞行时间质谱........................................................................... 47 2.8 激光点火的数值模拟...................................................................................................... 48 2.8.1 TiKClO4等激光点火模拟............................................................................................. 49 2.8.2 MgNaNO3激光点火数值模拟....................................................................................... 56 2.8.3 FeS激光点火数值模拟................................................................................................ 62 2.8.4 BKNO3激光点火数值模拟........................................................................................... 70 2.8.5 火炮激光点火的数值仿真............................................................................................ 74 第3章激光器..................................................................................................................... 77 3.1 固体激光器.................................................................................................................... 79 3.1.1 固体激光工作物质....................................................................................................... 79 3.1.2 自由振荡固体激光技术................................................................................................ 84 3.1.3 调Q激光技术............................................................................................................. 96 3.2 气体激光器.................................................................................................................... 99 3.2.1 He-Ne激光器............................................................................................................... 99 3.2.2 CO2激光器................................................................................................................. 100 3.2.3 等离子体激光技术..................................................................................................... 104 3.3 半导体激光器............................................................................................................... 105 3.3.1 半导体激光器工作原理.............................................................................................. 105 3.3.2 激光火工品系统用半导体激光器.............................................................................. 125 第4章光学元器件............................................................................................................. 133 4.1 光纤............................................................................................................................. 133 4.1.1 光纤结构、分类、光传播与参数................................................................................ 133 4.1.2 激光能量传输用光纤.................................................................................................. 139 4.2 光缆及其连接............................................................................................................... 152 4.2.1 光缆.......................................................................................................................... 152 4.2.2 光纤接头................................................................................................................... 153 4.2.3 光缆组件................................................................................................................... 156 4.2.4 光缆连接................................................................................................................... 158 4.3 合束器与分束器........................................................................................................... 163 4.3.1 合束器....................................................................................................................... 163 4.3.2 分束器....................................................................................................................... 164 4.4 光开关......................................................................................................................... 172 4.4.1 机械机电式光开关.................................................................................................... 172 4.4.2 电光开关................................................................................................................... 176 4.4.3 声光开关................................................................................................................... 176 4.4.4 固体磁光开关............................................................................................................ 176 4.4.5激光驱动烟火光开关................................................................................................... 177 4.4.6 MEMS光开关............................................................................................................ 178 4.5 耦合元件...................................................................................................................... 187 4.5.1 聚焦类耦合元件......................................................................................................... 187 4.5.2 窗口类耦合元件......................................................................................................... 188 4.6 通用光学元件............................................................................................................... 189 4.6.1 玻璃基片................................................................................................................... 189 4.6.2 介质膜片................................................................................................................... 189 4.6.3 干涉滤光片................................................................................................................ 189 4.6.4 角锥.......................................................................................................................... 189 4.7 光衰减器...................................................................................................................... 190 4.7.1光缆衰减器................................................................................................................. 190 4.7.2 光衰减器................................................................................................................... 190 4.7.3 光学分束器................................................................................................................ 190 第5章激光能量传输与控制............................................................................................... 193 5.1 光纤耦合传输............................................................................................................... 193 5.1.1 光纤耦合方式............................................................................................................ 193 5.1.2 光纤耦合的空间效应.................................................................................................. 194 5.1.3 光纤耦合条件............................................................................................................ 195 5.1.4 光纤耦合效率的影响因素........................................................................................... 195 5.1.5 光纤连接器对耦合效率的影响分析............................................................................. 199 5.2 激光火工品系统光能传输............................................................................................. 200 5.2.1 激光能量传输规律..................................................................................................... 200 5.2.2 温度对光缆器件的耦合传输效率影响......................................................................... 202 5.2.3 光缆弯曲半径对传输损耗的影响................................................................................ 206 5.2.4 激光波长对光缆耦合效率的影响................................................................................ 209 5.2.5 光纤端面角度对耦合效率的影响................................................................................ 210 5.2.6 光纤端面间隙对耦合效率的影响................................................................................ 211 5.2.7 光纤轴偏离对耦合效率的影响.................................................................................... 213 5.2.8 振动对光缆连接耦合效率的影响................................................................................ 214 5.2.9 激光火工品系统光缆传输效率数学模型...................................................................... 214 5.2.10 光缆传输数学模型的优化处理.................................................................................. 215 5.2.11 光纤分束器件耦合传输规律...................................................................................... 217 5.3 激光能量隔断控制........................................................................................................ 223 5.3.1 光开关隔断控制技术.................................................................................................. 223 5.3.2 激光能量光开关的常温传输效率与导通时间............................................................... 224 5.3.3 激光能量光开关的高低温传输效率............................................................................. 225 5.3.4 能量型光开关传输效率数学模型................................................................................ 225 5.4 光缆耦合与传输损伤.................................................................................................... 225 5.4.1 耦合与传输损伤现象探讨........................................................................................... 225 5.4.2 光纤端面损伤机理..................................................................................................... 227 5.4.3 光纤端面损伤研究..................................................................................................... 229 5.4.4 抗烧蚀光缆接头研究.................................................................................................. 231 5.5 激光能量传输、控制与损伤规律................................................................................... 231 5.5.1 光缆传输规律............................................................................................................ 231 5.5.2 光纤分束器的分束传输规律....................................................................................... 232 5.5.3 能量型光开关传输与隔断规律.................................................................................... 232 5.5.4 光纤器件的损伤规律.................................................................................................. 232 第6章激光起爆技术......................................................................................................... 234 6.1 固体激光引爆起爆药.................................................................................................... 234 6.1.1 传统起爆药的激光起爆.............................................................................................. 234 6.1.2起爆药的激光感度...................................................................................................... 236 6.1.3 紫外激光引爆起爆药.................................................................................................. 242 6.1.4 新型起爆药的激光起爆.............................................................................................. 244 6.2固体激光直接起爆.................................................................................................. 248 6.2.1 激光直接起爆过程.............................................................................................. 248 6.2.2 激光参数对起爆的影响分析................................................................................ 249 6.2.3激光起爆的高速摄影分析..................................................................................... 251 6.2.4单晶体的激光起爆............................................................................................... 255 6.2.5 掺杂活性物质的激光起爆.................................................................................... 256 6.3 激光爆炸箔起爆........................................................................................................... 261 6.3.1 激光爆炸箔起爆过程.................................................................................................. 262 6.3.2激光爆炸箔起爆低密度........................................................................................ 263 6.3.3 激光爆炸箔起爆BNCP与CL - 20的DDT过程.................................................... 267 6.3.4 激光烧蚀毛玻璃表面起爆.................................................................................... 273 6.3.5 低能激光两段法起爆........................................................................................... 277 6.4 激光飞片起爆............................................................................................................... 280 6.4.1激光飞片起爆过程...................................................................................................... 282 6.4.2 激光飞片起爆的关键技术........................................................................................... 284 6.4.3 光纤传输激光驱动飞片起爆高比表面积的太安.................................................... 288 6.4.4 激光引爆驱动飞片起爆....................................................................................... 296 6.5 半导体激光起爆技术.................................................................................................... 297 6.5.1 半导体激光引爆CP............................................................................................ 298 6.5.2 半导体激光起爆BNCP....................................................................................... 298 6.5.3 激光焦点大小与加热速率对微量BNCP发火判据的影响............................................. 299 6.5.4 半导体激光快速起爆CP与BNCP....................................................................... 303 6.5.5 半导体激光起爆DACP....................................................................................... 306 6.5.6 半导体激光起爆HMX................................................................................................ 307 6.5.7 半导体激光引爆非密闭RDX.............................................................................. 312 6.6 激光起爆器设计........................................................................................................... 316 6.6.1 光纤耦合激光起爆器设计........................................................................................... 316 6.6.2 自聚焦激光起爆器设计.............................................................................................. 318 6.6.3 薄膜光学起爆结构设计.............................................................................................. 320 6.7 激光爆炸螺栓技术........................................................................................................ 322 6.7.1 单路激光驱动爆炸螺栓.............................................................................................. 322 6.7.2 双路激光驱动爆炸螺栓.............................................................................................. 325 第7章激光点火技术......................................................................................................... 328 7.1 烟的激光点火...............................................