紫外成像仪是作战平台紫外导弹逼近告警系统的重要组成部分,是保障作战平台安全的关键部件。开展激光干扰紫外成像机理的研究,有助于确定最佳的干扰方式,提高对敌紫外导弹逼近告警系统的干扰效果,也有助于对其进行主动防护。本文针对入射光源为连续激光和脉冲激光两种情况,从理论和实验两个方面研究了紫外成像仪的激光干扰与损伤机理,具体内容如下:一、基于传输线（TLM）法分析了微通道板的连续激光干扰机理1.开展了紫外成像仪的连续激光干扰实验。缓慢提高激光入瞳功率,紫外成像仪依次出现点饱和、面饱和,但不会出现线饱和以及象元串扰。测量了紫外像增强器的输入、输出特性曲线,激光功率密度超过9μW/cm²时,像增强器将进入增益饱和状态。2.研究了连续激光辐照像增强器时的增益饱和机理。基于传输线方法建立了像增强器的强光信号放大模型,采用微扰法对模型进行了求解分析。数值模拟结果表明,像增强器的增益饱和来源于强光信号放大导致的微通道板电场扭曲。3.开展了紫外成像仪通道间的互扰实验。建立了大面积干扰光对点源目标光的干扰平台,测量了像增强器中目标光灰度值随干扰光强的变化曲线。实验结果表明,连续激光辐照时,紫外成像仪通道间存在互扰。干扰光在降低本通道增益的同时也降低了临近通道的增益,使得目标光灰度值下降。4.研究了连续激光辐照紫外成像仪时通道间互扰现象的理论机理。采用节点分析法建立了通道间的电耦合模型,研究了通道间的横向电阻对相邻通道增益特性的影响。数值模拟结果表明,通道间存在的横向电阻是使得通道间出现互扰的主要原因,会对临近通道的增益形成很大影响。二、开展了脉冲激光干扰微通道板的仿真及实验研究1.研究了脉冲激光重复频率对紫外成像仪干扰效果的影响。基于传输线模型,采用瞬态求解法分析了脉冲激光信号放大过程,求解过程中考虑了通道内分布电容对通道增益的影响。结果表明,微通道板对连续激光的干扰没有抑制作用,但对脉冲激光的干扰有抑制作用。这种抑制作用与激光重复频率有关,重复频率越高,抑制作用越弱。当脉冲激光重复频率大于2 kHz时,微通道板的抑制作用可以忽略不计,此时脉冲激光与连续激光的干扰效果近似相等。2.研究了脉冲激光辐照时,紫外成像仪的分辨率下降机理。采用Monte-Carlo方法模拟了紫外成像仪的电子倍增过程,对微通道板内的电子进行了追踪。根据饱和以及非饱和状态下的电子落点分布,求解紫外成像仪处于以上两种状态时的分辨率特性。结果表明,随着入射电子数量增加,紫外成像仪的空间分辨率将出现明显的下降。3.解释了脉冲激光辐照时,紫外成像仪通道间无互扰的理论机理。采用COMSOL Multiphysics软件中静电场模块研究了通道末端累积正电荷产生的电场分布,分析了累积正电荷对通道电场的影响。结果表明,通道内正电荷产生的电场只对本通道电场有很大影响,对于临近通道的影响十分微弱。采用脉冲激光干扰紫外成像仪时,不会出现通道间的互扰现象。三、研究了光电阴极的脉冲激光干扰与损伤机理1.搭建了脉冲激光对紫外成像仪光电阴极的干扰平台,通过改变入瞳激光的能量密度,测量了紫外成像仪的输出饱和阈值。激光能量密度升至2μJ/cm²时,紫外成像仪光电阴极的输出达到最大值。继续提高激光能量,无法进一步提升紫外成像仪的干扰效果。2.研究了多碱光电阴极输出饱和的理论机理。基于光电阴极三步电子发射模型,采用Monte-Carlo法分析了强光辐照多碱光电阴极时的电子发射过程,模型中考虑了空间电荷效应以及光压效应对阴极电子发射过程的影响。数值模拟结果表明,多碱光电阴极的饱和主要来源于像增强器前近贴区的空间电荷效应,光压效应的影响十分微弱。3.开展了紫外成像仪的脉冲激光损伤实验,通过观察辐照前后元件形貌的变化,确定元件的损伤情况。随着激光能量密度的提高,紫外成像仪各元件损伤的顺序依次为多碱光电阴极、微通道板和光学窗口,对应的阈值损伤激光能量密度分别为1.8mJ/cm²、3.3mJ/cm²和17.6mJ/cm²。4.研究了多碱光电阴极以及光学窗口的激光损伤机理。基于COMSOL Multiphysics软件固体力学与传热模块建立了光电阴极热分析模型以及光学窗口的热应力分析模型,两个模型均考虑了光电阴极对入射激光的强烈吸收。数值模拟结果表明,多碱光电阴极的损伤是由于激光热效应使得阴极表面Cs元素挥发造成的;光学窗口损伤阈值的大幅度下降是由于阴极薄膜大量吸收激光能量使得窗口内部出现高强度热应力造成的。5.基于光电阴极热分析模型,通过改变基底材料的热导率研究了窗口材料对阴极薄膜损伤阈值的影响。研究结果表明,使用热导率更高的CaF₂代替熔石英作为窗口材料,能够有效提升多碱光电阴极的激光损伤阈值,阴极薄膜损伤阈值由2.206mJ/cm²升至3.485mJ/cm²。