经过30余年的应用与发展,我国激光干涉测速装置(简称VISAR)的研制最近取得了重大突破——由中国工程物理研究院流体物理研究所(中物院一所)自行研制的激光干涉测速系统,其性能指标达到了国际先进水平,为我国武器研制、新材料科学、天体物理和地球物理等领域的实验研究工作提供了先进的测试手段。 激光干涉测速技术是基于光学多普勒效应发展起来的一门测试技术,它以激光为检测光源,通过照射高速运动物体的表面,依靠反射激光频率的不同来计算物体运动速度的变化。这一技术既可用于测量高速运动物体在极短时间内的速度变化,也可测量冲击波作用下各种材料的自由面速度和内部粒子速度,对研究高温高压等极端条件下材料的物理和力学响应特性具有重要价值。该技术自上世纪70年代提出以来,主要用于各种武器战斗部的爆轰实验与毁伤效应测试,具有很强的军事应用背景。
中物院一所自上世纪70年代开始,就密切关注国际激光干涉测速技术的发展动向并努力开发适用于各种爆轰实验的激光干涉测速装置。1985年,该所研制出了我国第一台三探头激光干涉测速仪样机JSG-1,并对铁、铜、钨、铝等多种靶目标在爆轰作用下的自由面速度进行了测量;1989年,他们又研制出了四探头的JSG-2型激光干涉测速仪,其性能与美国同期测速仪相当;1994年,为了满足爆轰实验的需要,该所李泽仁等人提出了世界首创的共腔式多点激光干涉测速设想,并实现了多点连续测量,将一维物理问题扩展到二维和三维来进行研究;1996年,他们开始研制多点激光干涉测速样机,迄今为止已研制出了多种型号的多点VISAR,在大量爆轰实验中得到应用,并为国内多家单位提供了系统与技术支持;1997年以后,为解决VISAR在速度快速变化时容易丢失干涉条纹和系统结构复杂等问题,使激光干涉测速技术在特殊环境下更加简便易用,中物院一所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室开始研究全光纤激光干涉测速技术。谭华领导的研究小组分别对单模全光纤速度干涉测量技术、宽光谱多模全光纤速度干涉测量技术、单模与多模相结合的全光纤速度和位移干涉测量技术进行了探索。经过近十年的努力,他们采用多模与单模相结合的方法,成功研制出了一种新型全光纤激光位移干涉测速装置,克服了传统VISAR的缺陷,能够方便、可靠地用于强载荷下高速运动物体瞬态速度的测量,是我国激光干涉测速领域取得的重大突破。该成果于2006年发表于国际著名刊物《应用物理通信》。