高功率光纤激光器相干合成技术

介绍了目前国内外光纤激光器相干合成技术的最新进展,系统总结和分析了典型的相干合成方法,分析了其优缺点,最后对光纤激光器相干合成技术的发展作了展望.     

基于随机并行梯度下降算法光纤放大器相干合成的动态模拟与控制带宽分析

对随机并行梯度下降(SPGD)算法校正时变相位噪声的动态过程进行数值模拟,计算不同强度和频率的相位噪声对控制带宽的影响程度,分析控制带宽与光束数目以及算法执行速度之间的关系.计算结果表明,随着相位噪声强度和频率的增加,算法的控制带宽随之减小,带宽大小与参与合成的光束数目N的-4/3次方成正比,与算法执行速度成线性关系.计算结果可为SPGD算法应用至多路高功率光纤放大器相干合成提供参考.     

高功率光纤激光器相干合成研究

综述了国内外在高功率光纤激光器相干合成方面的最新进展,分析了各种方案的优缺点,并展望了光纤激光器相干合成的应用前景。国外已研发了19芯阵列光纤,进行了10路光纤激光器相干合成,输出功率已达200W。国内进行了两束光纤激光的相干组束,获得了连续波18．3W的光纤激光输出,并在高速相位探测与锁定方面取得了一定进展。     

孔径填充——光纤激光阵列相干合成中的关键技术

光纤激光相干合成能够获得高功率、高光束质量的光束输出。目前国内对于相干合成技术的研究集中于各路激光的相位控制,即光束如何相干。而相干光束的合成,即如何提高相干激光阵列的填充因子,作为影响相干合成光束质量的一个重要因素,则较少受到关注。为了保证相干合成激光的光束质量,需辅以相应的孔径填充技术尽可能增大激光阵列的填充因子。跟踪国外近年来发展的孔径填充技术,如幅相转换、自成像波导、光束整形、衍射光学法、光束截断法等,并对每一种技术加以分析和评判。结果表明,光束截断法不需要复杂的光学设计,实施起来最为简单有效,有可能最终用于多路大功率光纤激光的合成。     

光纤激光相干合成与非相干合成的比较

对多路光纤激光输出光束进行合成是获得高功率、高光束质量的输出的有效方法.为了比较不同合成方案的远场效果,对聚焦发射的相干合成和非相干合成光束远场分布进行数值计算,从控制相位误差、光束抖动和阵列占空比等三方面对这两种方案的远场特性进行比较研究.计算结果表明,与非相干合成相比,相干合成能够在远场获得更高的能量集中度,但会受到光束抖动和阵列占空比的严重影响.和通常考虑的平行发射相比,聚焦发射体制对相干合成时相位误差的要求宽松了很多,相位误差均方根(RMS)为π/3时,半径为5.6 cm的圆桶内汇聚的能量仍大于完全相干合成情形下的90%.     

高阶平顶高斯光束阵列在自由空间中的相干合成

高阶平顶高斯光束在自由空间传输过程中,光强分布经历了三种状态:平顶高斯分布,平顶高斯中心凹陷分布,高斯型分布.通过对前两种状态相干合成光强分布特点进行模拟,研究了光束阵列结构、种子光束阶数、传输距离等因素对相干合成的影响,并用桶中功率对相干合成的光束质量进行了评价.结果表明:两种状态下相干合成都可以变为高斯光束,不过中心光强和光束半径的变化趋势不同.在一定条件下,阵列环上光束数量越多,相干合成光束的效果越好.     

脉冲光纤激光相干合成技术

概述了目前国内外脉冲光纤激光相干合成的研究现状,介绍了几种典型脉冲激光合成方法,比较了各种方法的优缺点,分析了向高功率扩展的可能性,并简要总结了脉冲光纤激光器合成技术的发展趋势.     

光纤激光及其相干合成光场的准确分析

为了准确地研究光纤激光及其相干合成光束的远场传输特性,采用将LP01模分解为许多不同拉盖尔-高斯模叠加的方法,分析了LP01模以及多个光纤激光相干合成光束的传输光场分布和光束质量,并与用高斯函数表示的光纤激光的光场进行了比较.分析中发现,基模高斯光束与LP01模的初始场分布基本相同,但传输后的光场分布会产生较大误差,在光纤激光相干合成光场的分析中两者间的差别也非常明显.结果表明,为更准确地分析光纤激光及其相干合成光束的传输特性,光纤激光的模场表达式应采用拉盖尔-高斯模的叠加式.     

激光束相干合成技术的研究进展

光纤激光器相干合成技术的研究对于获得高功率和良好光束质量的激光输出具有十分重大的意义,而激光束相干合成技术对光纤激光器的相干合成具有重要的启发作用.介绍了激光束相干合成技术的基本原理和研究进展,按照不同的合成机理对各种相干合成方案进行了分类,详细阐述了各种方案的合成机理和技术难点,并对各种方案作了简要的对比和优劣性评价,指出了三种比较有前途的激光束相干合成技术方案.     

光纤激光器相干合成与谱合成比较研究

相干合成和谱合成是两种不同的光束合成方案,近年来均取得了显著进展。文章从对光纤激光器的基本要求、关键技术、可扩展性、光束质量、系统稳定性和光束控制等六个方面,对目前已经获得高功率且有望获得更高功率输出的两种典型方案进行了比较研究。     

激光相干合成技术研究新动向

介绍了光纤激光器相干合成技术及其进展,指出了互注入锁相是一种被动锁相的新技术,该技术具有合成效率高、相干度高,容易实现多光纤合成和高亮度输出等特点,是一种有前途的大功率相干合成方法。     

2×2全光纤激光器阵列部分相干合成的实验研究

对22全光纤激光器阵列的部分相干合成进行了实验研究。将四台全光纤激光器阵列分为两组,组内两光纤激光器通过一个对激光波长具有一定反射率的光纤光栅实现腔模互注入相位锁定,而两组激光阵列元之间非相干。四束激光经一个四面直角棱镜反射后尽量接近并实现对称排布。获得两组清晰的干涉条纹, 条纹最大可见度分别约为43 %和38 %。整个激光器阵列在泵浦光总功率为1 624 W时获得925 W高功率部分相干输出。在合成光束占空比为0.54时, 合成光束的光束质量BQ值约为1.95。激光器阵列由全光纤元件组成, 系统结构紧凑, 在长时间的高功率合成实验中, 性能稳定, 没有观察到光热损伤现象。     

光纤激光器的相干合成技术

光纤激光器合成技术作为有望突破单根光纤激光器输出功率限制的方案之一而备受关注,发展非常迅速.利用相同数量的激光器,相干合成理论上能够得到更高的轴上光场强度,更集中的远场能量分布,从而得到广泛关注.文中从4个方面对光纤激光器的相干合成技术进行了介绍:自组织相干合成技术、外腔选模相干合成技术、相位实时控制相干合成技术和SBS相干合成技术.详细介绍每一种方案的发展现状和实验进展,并讨论了各方案的可扩展性.最后,对光纤激光器相干合成技术发展的相关问题进行了简要的探讨.     

超短脉冲光纤激光相干合成(特邀)

相干合成技术能够突破单路激光的功率和脉宽极限,实现超高功率、超短脉宽的脉冲激光输出。介绍了超短脉冲光纤激光空域、时域和频域相干合成的基本原理和关键技术。综述了空域、时域和频域相干合成系统及其关键技术的研究现状,梳理了超短脉冲光纤激光相干合成的发展趋势,为相关技术的发展提供参考。     

双光束光纤激光器相干合成仿真及实验研究

为了研究光纤激光器相干合成,采用光纤激光的相干合成数学模型仿真了双光束光纤激光相干合成的方法,模拟仿真了各类因素条件下高斯光束相干合成的功率分布,分析了不同参量条件下对合成效果的影响,并针对部分仿真结果进行了实验研究。结果表明,双光纤激光空间距离为0mm,光束夹角为0°,偏振方向完全一致时,则相干合成效果最好。     

光纤激光器的相干合成技术

介绍了光纤激光器相干合成的研究现状,分析了几种典型的相干合成方法,指出了最佳的相干合成方法。     

光纤激光器相干合成技术及应用

光纤激光的相干合成技术是实现高功率高亮度固体激光系统的重要技术途径,它可以在提升光纤激光系统总功率的词时,保持良好的光束质量,从而使输出激光的亮度大幅提高。本文阐述了基于MOPA结构的光纤激光相干合成技术、相位检测控制技术,在此基础上,分析了光纤激光技术在军事中的应用前景,重点研究了在机动平台光电防护系统以及空间攻防系统中的应用。     

19孔径光纤阵列激光经2km湍流传输实现目标在回路的相干合成

光纤相控阵体制的激光相干合成在获取高亮度、高光束质量激光源的同时,兼具等效大口径发射及自适应光学校正能力,在体积、重量和功耗等方面相较于单一大口径光学系统更具优势,受到了越来越多的关注。当前,光纤激光相干合成技术在甚多单元合成和高功率合成方面都取得了突破,据公开文献报道,最高合成路数和最大合成功率已分别超过100路和10 k W。     

多路光纤激光相干偏振合成技术研究

进行了多路光纤激光相干偏振合成理论和实验研究。基于主动锁相技术实现了4路光纤激光的相位锁定和相干偏振合成输出,合成效率达84.9%,验证了偏振合成向多路多模块发展的可行性,并提出了拓展方案。     

相互注入式光纤激光器耦合阵列相干合成技术进展

针对主动式相干合成技术的相位存在实时控制难度大、不容易拓展等限制,研究了被动式相干合成技术。介绍和讨论了被动式相干合成技术的一个分支——相互注入式光纤激光器耦合阵列相干合成,重点介绍了该技术的最新发展,对具有代表性的研究方案进行了分析和对比,并提出了改进方法。进而利用噪声理论模型来研究相互注入式光纤激光器阵列的被动锁相机理,通过单元激光器噪声的随机过程进行建模,验证了各种因素对噪声的影响,并利用统计知识计算了系统噪声的随机过程,对系统的拓展性进行了预测。