相位控制残差对激光阵列合成的影响

在激光阵列相干合成中,由于相位噪声的影响和相位控制系统带宽的限制,相位控制残差无法避免。文中从理论上推导了存在相位残差时激光阵列相干合成中远场光强分布,并结合光束传输因子BPF（beam propagation factor）作为合成效果的评价标准,分析了相位残差对相干合成的影响。     

提高平行发射方式相干合成效率

从傅里叶变换光学的相关理论出发,提出了一种适合提高平行发射方式下的相干合成效率的方法。并依据激光光学的知识,通过数值模拟计算该方法对激光相干合成效率的影响。以平行发射系统和透镜系统作参考,发现对各光束赋初始相位的方法可以提高平行发射系统的合成效率,并且其极限值为对应透镜系统的合成效率。不同的赋初始相位值对合成效率的影响结果各不相同,通过对比,找到了最好的赋初始相位值方案。     

光纤激光阵列占空比对相干合成效果影响分析

根据弗琅和费衍射理论,建立了19路、37路和91路光纤激光相干合成模型,仿真模拟了不同占空比情况下,大阵列合成光束在远场的强度分布和光束质量,分析了占空比排布与合成路数对远场光束质量的影响。仿真结果表明,随着光纤阵列占空比的下降, 远场艾里斑内的光强逐渐减小, 合成效果变差;反之,远场艾里斑内的光强逐渐增大,合成光束远场能量集中度增强,光束质量变好。因此,提高相干合成的效果,必须提高光束阵列的占空比。     

变增益随机并行梯度下降算法及其在相干合成中的应用

将一种改进的变增益系数自适应随机并行梯度下降(SPGD)控制算法应用到大阵列光纤激光相干合成中,计算不同增益系数对算法收敛速度的影响程度,分析判断该方法的控制带宽、控制时间与合成光束质量、合成路数的关系以及其应用于大规模阵列相干合成的可行性。计算结果显示,在7束光纤激光相干合成中,该方法由于采用了变增益系数的控制策略,相比于传统的固定增益系数SPGD算法,具有收敛速度快、控制带宽高、适用于多组束光纤激光相干合成等优点。将该方法应用在37束、91束和100束光纤激光阵列锁相中,也得到了快速的收敛效果,采用自适应SPGD算法分别将收敛速率提高了37.8%、63.8%和75.0%,说明该方法在合成路数较大时优势更加明显,进一步表明其具备向大阵列光束相干合成扩展的潜力。     

激光相干合成效率的影响因子模拟探究

主要从激光光学的相关理论出发,通过数值模拟的方法,计算激光相干合成的远场光强分布。文中对不同大小的正方形、正六边形、圆形阵列排布,在不同的距离上的合成效率进行了计算、分析和比较。结果表明,正六边形的合成效率是最高的,而正方形与圆形的合成效率相近。可以通过增加光束数的途径提高合成效率,但当光束数已经很大的情况下,效果不明显,但增大阵列可以减缓合成效率随传播距离而下降的速度。