耦合效率测试系统的多种实施方 式。因此，以下【具体实施方式】和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为 本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
[0022] 参见附图1，本发明所述激光对靶标作用冲量耦合效率测试系统，主要由用于放置 靶标的复摆装置A，用于探测复摆最大摆角的可移动标尺装置B，探测光源17,示波器10,触 发光电传感器11，作用激光器12,由半波片13和偏振片14组成的作用激光能量调节单元， 能量计15以及扩束聚焦透镜组16组成。
[0023] 复摆装置A包括复摆和复摆支架4。复摆由两根复摆杆架1、支撑杆架5、安装在 支撑杆架5上的反射镜2、靶标固定支架3组成。两根复摆杆架1、支撑杆架5、靶标固定支 架3组成矩形框架；支撑杆架5为金属片，其下边缘为锋利边缘，金属片垂直安装在两根复 摆杆架1的上端，靶标固定支架3安装在两根复摆杆架1的下端；两根复摆杆架1为高刚性 长条状薄片状，其厚度方向与复摆摆动方向垂直。复摆支架4为两片具有锋利边缘的金属 片，复摆通过支撑杆架5放置在复摆支架4上，支撑杆架5的锋利边缘与复摆支架4的锋利 边缘相接触。
[0024] 可移动标尺装置B由千兆赫兹光电传感器6、一维平移台7、水平滑轨8以及可沿 水平滑轨8滑动的标尺9组成。千兆赫兹光电传感器6与示波器10连接，示波器10与触 发光电传感器11连接。千兆赫兹光电传感器6固定于一维平移台7上，一维平移台7通过 紧固螺钉安装在标尺9上，并可以沿标尺9在垂直方向滑动。通过调节一维平移台7与标 尺9连接的紧固螺钉可使一维平移台7在标尺9上滑动，千兆赫兹光电传感器6以及一维 平移台7在滑轨8上的滑动方向与光电传感器感光面法向平行。
[0025] 本实施例中探测光源17为半导体连续激光器，其功率为75mw，连续工作10小时输 出功率变化小于2%，波长为660nm。使用本系统时，使探测光源17发出的探测光经由复摆 装置A上的反射镜2反射后，垂直入射到可移动标尺装置B中的千兆赫兹光电传感器6。作 用激光器12发射的作用激光的单脉冲能量最大440mJ，脉宽7ns，波长1064nm。半波片13、 偏振片14和扩束聚焦透镜组16光轴重合，并使作用激光在靶标上的光斑中心与靶标中心 重合。通过作用激光入射至靶标表面，对靶标产生冲量传递；进而用于固定靶标的复摆会产 生摆动，通过可移动标尺装置B可以探测复摆的最大摆角，从而得到作用激光对靶标的冲 量耦合效率。
[0026] (1)本发明通过锋利金属边缘接触和支撑实现近乎无摩擦阻力的状态。
[0027] 结合图1，本发明中复摆装置利用一个具有锋利边缘的金属片5以及金属片5两端 固定的两根高刚性长条状薄片组成复摆杆架1，两根高刚性长条状薄片厚度方向与复摆摆 动方向垂直，以便尽量减少复摆杆架1在受到激光作用产生反冲压力作用瞬间在受力方向 产生的形变。金属片5表面粘帖反射镜2,以便在复摆在摆动过程中将探测光反射到光电传 感器。复摆杆架1的两根高刚性长条状薄片的另一端之间固定有靶标固定支架3,用于放置 靶标。
[0028] 通过两对呈钝角的具有锋利边缘的金属片组成复摆支架4,将复摆杆架1中的金 属片5垂直放置于复摆支架4上，使复摆支架4的锋利边缘与金属片5的锋利边缘接触。在 此种情况下，两者之间的接触点为近乎理想的几何点，摩擦力趋近于〇。
[0029] (2)本发明通过千兆赫兹光电传感器和可移动标尺组合，实现高动态响应范围、高 灵敏度和大量程。
[0030] 结合图2,将光电响应时间上升沿仅为2ns的光电传感器6固定在一维平移台7 上，以便通过标尺9读取光电传感器6在垂直方向上的空间位置。一维平移台7连同光电 传感器6垂直固定于水平滑轨8,同光电传感器6以及一维平移台7在滑轨8上的滑动方向 与光电传感器感光面法向平行。
[0031] 结合图1，使探测光经由反射镜2反射，后沿滑轨8滑行方向入射至光电传感器6 感光面的中心。将光电传感器6与示波器10相连，用于读取探测光信号。首先记录复摆装 置静止时固定于一维平移台7上的光电传感器6在垂直方向的高度为复摆垂直位置，并作 为光电传感器6的起始位置，即为对应的复摆在0度摆角时的等效位置。当激光作用于靶 标时，会对复摆产生冲量传递使复摆摆动，此时通过在垂直方向移动一维平移台7使光电 传感器6移动至探测光垂直摆动所能达到的边缘位置，此时记录一维平移台在垂直方向的 高度作为光电传感器6的终止位置，即为对应的复摆最大摆角的等效位置。由于接有示波 器10,可将示波器10在刚好显示有探测光信号作为光电传感器到达终止位置的标志。
[0032] 对于复摆小偏转角的探测，通过调节一维平移台7在水平滑轨8上的位置，使光电 传感器6远离复摆，从而放大同样复摆最大摆角对应的光电传感器6起始位置与终止位置 之间的位移差d，d由标尺9读出，即提高了测试系统对于激光对靶标微小冲量传递的测量 灵敏度。对于复摆较大偏转角的探测，通过调节一维平移台7在水平滑轨8上的位置，使光 电传感器靠近复摆，从而缩小同样复摆最大摆角对应的光电传感器6起始位置与终止位置 之间的位移差d到一维平移台移动范围以内，即提高了测试系统对于激光对靶标冲量传递 的测量范围。
[0033] (3)本发明通过先验实验测定复摆摆角Θ与光电传感器6起始位置与终止位置的 位移差d对应关系标定数据集，从而通过对该对应关系标定数据集插值实现任意最大摆角 的精确测量。
[0034] 如图2所示，使螺旋测微计5对准位于靶标固定支架上3的靶标中心，此时的螺旋 测微计读数作为靶标起始位置。并在实验测试中使激光在靶标上的辐照中心与螺旋测微计 5的对准位置重合。通过螺旋测微计5使靶标移动微小位移s，并记录光电传感器6的终止 位置，得到位移s与光电传感器6终止位置之间对应关系标定数据集。1为复摆悬挂支点与 靶标中心距离，Θ为复摆摆角，此时可以获得s = 1 ·??η(θ)。于是，可由位移s与光电传 感器6终止位置对应关系标定数据集和公式s = 1 ·??η( Θ )获得复摆摆角Θ与光电传感 器6终止位置对应关系标定数据集，进而通过将实验记录的光电传感器6终止位置对该对 应关系标定数据集插值可以得到任意复摆摆角Θ读数。
[0035] (4)本发明通过无量纲化冲量耦合效率消除复摆质量分布难以确定而可能引入的 误差。
[0036] 根据如下式（1)和式（2)可以获得复摆装置等效质量m在等效摆长为L时在第i 次激光单脉冲能量Ei作用下的初始动量pp初始动量Pi如式（3)所示。式（2)所示11;为 复摆装置在激光单脉冲能量Ei作用下质心升高距离。由于本发明关心的是找到使得式（4) 所示复摆装置在第i次激光单脉冲能量Ei作用下动量耦合系数C i最大化的激光参数，于是 可以通过式（5)所示的无量纲化方法得到，当激光单脉冲能量SEi时，相对第1次激光单 脉冲能量为Ei时的最大冲量耦合系数C yQ。
[0042] 其中，是激光单脉冲能量为Ei时复摆及靶标的最大摆角，Θ 1是激光单脉冲能 量为Ei时复摆及靶标的最大摆角，C 1是1次激光单脉冲能量为E i时的冲量耦合系数，C 1是 i次激光单脉冲能量为Ei时的冲量耦合系数。
[0043] 本实施例中探测光源17为半导体连续激光器，其功率为75mw，连续工作10小时输 出功率变化小于2%，波长为660nm。使得探测光源17发出的探测光经由复摆装置A上的 反射镜2反射后，垂直入射到可移动标尺装置B中的千兆赫兹光电传感器6。