相干合成

摘要： 根据激光光束质量国际标准,采用光束质量M^(2)因子来评价相干阵激光的光束质量,并采用拟合相干阵激光传输双曲线方程的方法计算了相干阵激光在不同波长、子光源半径、占空比、阵列宽度等参数条件下的M^(2)值。考虑到采用拟合双曲线方程来计算M^(2)值存在较大的误差,同时采用桶中功率比(BQ)对相干阵激光的光束质量进行计算。根据所提出的BQ值与M^(2)值的关系式,通过计算BQ值得到相干阵激光在不同参数情况下稳定的/值。计算结果表明,相干阵激光的光束质量接近衍射极限。

摘要： 高功率微波(HPM)在民用科技以及国防军事领域具有重要的应用前景,是各国争相发展的前沿科技之一。然而,受物理机制、材料水平以及制造工艺等限制,单个HPM模块产生的微波存在功率极限。HPM空间相干合成技术将多个HPM模块产生的微波进行相干合成,可大幅提高系统的等效辐射功率,是HPM领域近年来最重要的发展方向之一。当前,HPM相干合成技术尚未发展成熟,正处于快速上升期,距离实际应用仍然面临功率容量提升、微波相位精确控制、低时间抖动触发、波束快速扫描、能量效率提升以及电磁兼容等核心关键技术挑战。本文对HPM相干合成系统组成、工作原理以及关键技术进行梳理与分析,为HPM相干合成研究提供参考与借鉴。

摘要： 针对高功率激光器合成效率低、能量不集中的问题,构建基于角锥棱镜腔的相干合成激光器,分析远场合成效率不高的原因,提出光—电闭环的自适应驱动方法,通过反馈调节,克服因线路、器件以及其他电磁干扰等因素造成的不同步问题,提高相干合成效率。实验结果表明,经过自适应驱动的激光器,能显著提高相干合成效率,避免人工调整参数带来的误差,提高了激光器的稳定性和工作效率。

摘要： 飞秒光纤相干合成技术有望突破单纤的指标限制,实现高平均功率高峰值功率飞秒激光输出。与窄线宽连续激光和长脉冲激光相比,超短脉冲具有频谱宽与相干长度短的特点,其相干合成要求光程差控制精度达到μm量级。目前光程差控制方法主要是使用压电陶瓷相位调制器(FS)同时控制光程差与相位噪声。由于FS及其驱动电源的响应带宽有限,高功率多路合成时难以有效抑制高频的相位噪声。

摘要： 飞秒光纤激光器具有平均功率高、散热性能佳、光束质量好和空间体积小等优势,在基础研究、工业加工、生物医疗等方面得到越来越广泛的应用.相干合成技术能够有效克服光纤中有害的非线性效应和热效应的影响,进一步提高飞秒光纤激光器输出的脉冲能量和平均功率.本文介绍高功率飞秒光纤激光器相干合成的基本技术路线,重点阐述相干合成技术中关于填充孔径相干合成与平铺孔径相干合成的最新研究进展,并详细介绍相干合成技术中不同类型主动相位锁定技术的基本原理.相信在不远的将来,飞秒光纤激光相干合成系统的单脉冲能量和平均功率将不断攀升,从而开创许多崭新的研究领域.

摘要： 近年来随着科技的发展,人们通过多路超短脉冲的协同工作极大的扩展了超快激光的应用潜能,在时间分辨超快测量、光谱成像、高功率合成等众多领域取得了重要进展。本文将对这些应用和进展以及多路超短脉冲激光协同工作系统中的关键技术-多路超短脉冲的同步技术展开讨论和总结。

摘要： 近年来随着科技的发展,人们通过多路超短脉冲的协同工作极大的扩展了超快激光的应用潜能,在时间分辨超快测量、光谱成像、高功率合成等众多领域取得了重要进展.本文将对这些应用和进展以及多路超短脉冲激光协同工作系统中的关键技术-多路超短脉冲的同步技术展开讨论和总结.

摘要： 研究了子光源为基模高斯光束的相干阵激光光束的传输特性.通过理论模拟不同传输距离处光束横截面光强分布,同时分析主瓣与旁瓣峰值光强的比值随传输距离的变化规律,提出了无纲的相干阵激光普适性传输因子α.当0＜α＜0.85时,随着a值不断增加,相干阵激光光束传输特性逐渐偏离Talbot效应,光束横截面光强极大峰数目逐渐变少;尤其是当α=0.85时,光束横截面中心位置出现光强峰值高于其他极大峰的主瓣;当0.85＜α＜3π时,光束横截面的中心主瓣与旁瓣的峰值比逐渐增大,激光能量不断向主瓣集中;当α＞3π时,主瓣光强趋于稳定,主旁瓣峰值比的稳定值约21.5左右.

摘要： 为同时兼顾天线的电性能和成本,设计了一种Ku波段的宽带T型雷达相控阵天线,给出了天线的分析和设计过程.天线由两个一维线阵组合而成,正交布置的两个一维线阵可在小角度范围内形成正交的双扇形波束,实现有限相扫.在满足了雷达天线扫描精度需求的同时,减少了天线单元和移相器数量,降低了天线成本.经实际测试,在34％的工作带宽内,单个线阵增益大于30.9 dBi.相干合成工作模式下,天线增益较单线阵增益增加约3dB,波束宽度为1°×1°,测试结果与设计分析具有良好的一致性.

摘要： 出射光束阵列布局对光纤相控阵的高功率激光相干合成性能有着重要影响.针对现有光纤相控方法的阵元间距难以突破半个波长,导致能量合成效率低的问题,提出了类视网膜多环形光纤相控方法,设计了具有圆形对称分布的结构,在保持中心阵元以及最外环阵元位置不变的情况下,通过粒子群算法优化环间其余阵元间距以获得最佳的远场相干合成性能.仿真结果表明,与传统光纤相控方法相比,提出的阵列布局可将能量集中度从0.562提升至0.921,峰值旁瓣水平从0.212压缩至0.043.

摘要： 本文根据相干合成的原理，建立了三路矩形光束相干合成的数学仿真模型，根据数学模型编写了仿真程序;模拟计算了1～21阶泽尼克像差下，单路矩形光束和三路矩形拼接光束的波像差与光束质量β因子关系的拟合系数;建立了波像差与β因子关系的计算表达式。分析了影响拟合系数的因素，结果表明：拟合系数总体上随着泽尼克像差系数增大而增加。比较了单路矩形光束与三路矩形拼接光束拟合系数的相似点和不同点，并分析了造成拟合系数不同的原因。

摘要： 基于受激布里渊散射效应的多波长光纤激光器具有波长间隔稳定、线宽极窄等优点。实验表明基于受激布里渊散射效应的双波长光纤激光器可用于相干合成。

摘要： 主振荡功率放大器(MOPA)相干合成是实现大数量光纤激光器相干合成的一条有效途径，而相位控制是其中的关键。对MOPA方案的两种相位控制方法——外差探测法和多抖动法进行了比较分析。并在此基础上，提出了一种新的相位控制方法。新方法增加了相干合成的光束数目，降低了实验操作难度。通过Matlab软件仿真表明，采用新方法进行64路光束相干合成时，相位均方根误差小于0.08λ，而使用多抖动法进行30路光束相干合成时，相位均方根误差为0.15λ。

摘要： 为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型.同时以光纤激光器中输出混合模式为LP01和LP11以及输出混合模式为LP01和LP02两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度.结果表明,当光纤激光器中高阶模式为LP11模时,远场相干条纹的峰值能量随着LP11模的增加线性下降；当光纤激光器中高阶模式为LP02模时,远场相干条纹的条纹对比度随着LP02模的增加线性下降.

摘要： 本文报道了飞秒激光诱导的空气等离子体天线阵列的太赫兹辐射的相干合成.研究发现,在优化的实验条件下,前向太赫兹辐射的强度随空气等离子数目的平方(N2)而增强.另一个方面,相干合成太赫兹辐射的传播方向可以有效偏离泵浦激光的传播方向,从而避免了高能飞秒激光对远程目标的有害辐照,解决了其远程应用中面临的这一难题.

摘要： 对多芯光纤激光器的增益场选模效应进行了初步研究。利用矢量耦合模理论计算多芯光纤激光器支持的各类超模的模式特性，并对其增益系数进行计算，比较不同功率等级下各超模增益特性的异同。计算结果表明，在较低功率下。多芯光纤激光器各类超模增益系数大小基本一致，输出光束是由各超模组成的混合模式；而当激光功率较高时，同相模的增益系数大小明显大于其它模式，在模式竞争中占据优势，激光器输出光束远场具备同相模的特征。最后对多芯光纤激光器增益场选模效应的适用范围进行了简单讨论。

摘要： 对多芯光纤激光器的增益场选模效应进行了初步研究。利用矢量耦合模理论计算多芯光纤激光器支持的各类超模的模式特性，并对其增益系数进行计算，比较不同功率等级下各超模增益特性的异同。计算结果表明，在较低功率下。多芯光纤激光器各类超模增益系数大小基本一致，输出光束是由各超模组成的混合模式；而当激光功率较高时，同相模的增益系数大小明显大于其它模式，在模式竞争中占据优势，激光器输出光束远场具备同相模的特征。最后对多芯光纤激光器增益场选模效应的适用范围进行了简单讨论。

摘要： 对多芯光纤激光器的增益场选模效应进行了初步研究。利用矢量耦合模理论计算多芯光纤激光器支持的各类超模的模式特性，并对其增益系数进行计算，比较不同功率等级下各超模增益特性的异同。计算结果表明，在较低功率下。多芯光纤激光器各类超模增益系数大小基本一致，输出光束是由各超模组成的混合模式；而当激光功率较高时，同相模的增益系数大小明显大于其它模式，在模式竞争中占据优势，激光器输出光束远场具备同相模的特征。最后对多芯光纤激光器增益场选模效应的适用范围进行了简单讨论。

摘要： 对多芯光纤激光器的增益场选模效应进行了初步研究。利用矢量耦合模理论计算多芯光纤激光器支持的各类超模的模式特性，并对其增益系数进行计算，比较不同功率等级下各超模增益特性的异同。计算结果表明，在较低功率下。多芯光纤激光器各类超模增益系数大小基本一致，输出光束是由各超模组成的混合模式；而当激光功率较高时，同相模的增益系数大小明显大于其它模式，在模式竞争中占据优势，激光器输出光束远场具备同相模的特征。最后对多芯光纤激光器增益场选模效应的适用范围进行了简单讨论。

摘要： 一种评价热透镜效应对相干偏振合成系统合成效率影响的系统及其方法，包括N路相干偏振合成系统、其中N＝2

摘要： 本发明公开了一种基于达曼涡旋光栅的光纤激光相干合成的主动锁相方法和光纤激光相干合成系统，方法为：对当前输出的涡旋光束进行分束，低功率部分作为待检测涡旋光束；利用达曼涡旋光栅生成OAM模式分布已知的涡旋光束阵列；将待检测涡旋光束与涡旋光束阵列中每个涡旋光束进行同轴干涉，探测并计算干涉场中目标OAM模式对应实心光斑的光强；选取干涉场中指定的目标OAM模式对应的实心光斑的光强作为SPGD算法的评价函数，利用SPGD算法计算下一次光纤激光阵列中每一路子光束的相位控制信号并施加至相位调制模块，多次迭代实现OAM模式可调的涡旋光束输出。本发明可以实现高功率涡旋光束输出，并具有输出OAM模式多样性的潜力。

摘要： 一种表征相干合成系统中窄线宽光纤激光光谱相干特性的评价系统及方法，包括待表征窄线宽光纤激光器、高反镜、功率接收器、衰减系统、聚焦透镜、单模光纤、光谱采集系统、光谱相干性评价系统。光谱相干性评价系统将采集到的光谱信息进行功率谱归一化处理，得到光谱的归一化功率谱；然后计算任意不同延迟时间下的光谱相干性评价因子，通过比较不同延迟时间下的光谱相干性评价因子实现窄线宽光纤激光的光谱相干特性的评价。通过光谱相干性评价因子可直接得到窄线宽光纤激光在相干合成系统的单个合成单元中的合成效率。本发明全面的描述光谱的形态分布和相干特性，且本发明具有通用性，可以广泛应用于各种窄线宽光纤激光的光谱相干特性的评价。

摘要： 本发明公开了一种红外激光相干合成装置及方法，包括输出镜和激光器，激光器的后表面与输出镜为互注入锁相腔的端镜，所有激光器按照中心对称环形排布；偏振分光棱镜用于实现非对称的两路激光器的能量互注入；偏振片用于保证激光器输出激光的偏振方向，同时用于实现两路对称激光器的能量互注入；半波片用于旋转激光的偏振方向，与偏振片配合使用改变互注入能量；旋转抛物面镜具有轴对称和中心对称，反射镜置于旋转抛物面镜的焦点处；反射镜将旋转抛物面镜反射的激光反射到其中心对称的位置。本发明具有结构简单易于实现、无需有源相位探测与校正、扩展性好、合成效率高等特点，使得更多路数、更高功率的中红外量子级联激光器相干合成成为可能。

摘要： 本发明公开了一种基于达曼涡旋光栅的光纤激光相干合成的主动锁相方法和光纤激光相干合成系统，方法为：对当前输出的涡旋光束进行分束，低功率部分作为待检测涡旋光束；利用达曼涡旋光栅生成OAM模式分布已知的涡旋光束阵列；将待检测涡旋光束与涡旋光束阵列中每个涡旋光束进行同轴干涉，探测并计算干涉场中目标OAM模式对应实心光斑的光强；选取干涉场中指定的目标OAM模式对应的实心光斑的光强作为SPGD算法的评价函数，利用SPGD算法计算下一次光纤激光阵列中每一路子光束的相位控制信号并施加至相位调制模块，多次迭代实现OAM模式可调的涡旋光束输出。本发明可以实现高功率涡旋光束输出，并具有输出OAM模式多样性的潜力。

摘要： 本发明提出了相干阵列光束相位误差检测装置及相干合成锁相系统。相干阵列光束相位误差检测装置包括基板、立方分束器、立方合束器和偏振光电探测器。立方合束器呈N×M阵列排布在安装基板上，立方分束器排布在立方合束器阵列的一侧，与立方合束器阵列形成N×(M+1)阵列。参考光通过立方分束器后与相干阵列光束在立方合束器处进行偏振相干合成，实现阵列光束与参考光的相位误差检测。将该装置应用到相干合成系统中，对阵列光束分束后的小部分光进行处理后，获得相位误差传输给信号处理器，生成误差补偿信号，反馈给各光束的相位调制器，进行活塞像差校正，实现相干合成。利用本发明可有效提升相干合成系统的光束数量，解决控制带宽受限的难题。

摘要： 一种表征相干合成系统中窄线宽光纤激光光谱相干特性的评价系统及方法，包括待表征窄线宽光纤激光器、高反镜、功率接收器、衰减系统、聚焦透镜、单模光纤、光谱采集系统、光谱相干性评价系统。光谱相干性评价系统将采集到的光谱信息进行功率谱归一化处理，得到光谱的归一化功率谱；然后计算任意不同延迟时间下的光谱相干性评价因子，通过比较不同延迟时间下的光谱相干性评价因子实现窄线宽光纤激光的光谱相干特性的评价。通过光谱相干性评价因子可直接得到窄线宽光纤激光在相干合成系统的单个合成单元中的合成效率。本发明全面的描述光谱的形态分布和相干特性，且本发明具有通用性，可以广泛应用于各种窄线宽光纤激光的光谱相干特性的评价。

摘要： 本发明公开了一种红外激光相干合成装置及方法，包括输出镜和激光器，激光器的后表面与输出镜为互注入锁相腔的端镜，所有激光器按照中心对称环形排布；偏振分光棱镜用于实现非对称的两路激光器的能量互注入；偏振片用于保证激光器输出激光的偏振方向，同时用于实现两路对称激光器的能量互注入；半波片用于旋转激光的偏振方向，与偏振片配合使用改变互注入能量；旋转抛物面镜具有轴对称和中心对称，反射镜置于旋转抛物面镜的焦点处；反射镜将旋转抛物面镜反射的激光反射到其中心对称的位置。本发明具有结构简单易于实现、无需有源相位探测与校正、扩展性好、合成效率高等特点，使得更多路数、更高功率的中红外量子级联激光器相干合成成为可能。

摘要： 一种基于光束相干合成的合成孔径激光成像雷达收发系统，其发射系统构成包括激光光源、频率调制器、任意波形发生器、第一光纤分束器、第二光纤分束器、光纤放大器组、第一光子灯笼和发射透镜；接收系统构成包括接收透镜、第二光子灯笼、光束相干合成器、混频器、平衡探测器和信号解调器。本发明不仅可以增大目标面的光学足趾和成像条幅度，扩大成像视场。而且可以进一步提高系统的信噪比，降低误码率。另外，该系统由于减少探测器和混频器的使用，可以极大地降低成本。这将对远距离高灵敏度宽条幅度的机载合成孔径激光成像雷达具有非常重要的意义。

摘要： 本实用新型提出了相干阵列光束相位误差检测装置及相干合成锁相系统。相干阵列光束相位误差检测装置包括基板、立方分束器、立方合束器和偏振光电探测器。立方合束器呈N×M阵列排布在安装基板上，立方分束器排布在立方合束器阵列的一侧，与立方合束器阵列形成N×(M+1)阵列。参考光通过立方分束器后与相干阵列光束在立方合束器处进行偏振相干合成，实现阵列光束与参考光的相位误差检测。将该装置应用到相干合成系统中，对阵列光束分束后的小部分光进行处理后，获得相位误差传输给信号处理器，生成误差补偿信号，反馈给各光束的相位调制器，进行活塞像差校正，实现相干合成。本实用新型可有效提升相干合成系统的光束数量，解决控制带宽受限的难题。