王鹏 1,2,3奚小明 1,2,3孟祥明 1王小林 1,2,3,*[ ... ]陈金宝 1,2,3,**
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
中国激光
2023, 50(21): 2116001
姜宗福 1,2,3,*陆瑶 1,**刘文广 1,2,3,***周琼 1,2,3[ ... ]张江彬 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
光子灯笼是一种将单模光纤和多模光纤的优势特点相结合的新型光子器件，在天文光子学、光纤通信模分复用、光纤激光模式控制等领域具有重要应用。本文主要介绍了光子灯笼的结构与模式演化理论，以及光子灯笼的制备与工艺，并基于光子灯笼的模式自适应控制，介绍了光子灯笼在高功率、大模场增益光纤激光放大器中抑制模式不稳定效应的应用，以及光子灯笼在大模场光纤中产生新型光束（如涡旋光束）的应用。
光纤激光 模式 光子灯笼 自适应光学 光学学报
2023, 43(17): 1700002
既有营运地铁站因其高安全性对爆破振动要求极高, 现有规范通常规定在50 m范围外才可实施爆破。工程要求在营运地铁站下方仅2.8 m处, 对盾构机穿越区域的车站混凝土连续墙结构进行精确爆破分解, 在地铁停运的5 h间隙里完成所有爆破作业, 同时要保证地铁站内运营、电气和信号等多种设备的正常使用。通过在地面采用全站仪和水平仪双向控制, 把28 m垂直深孔偏斜度控制在5‰; 采用30 ms精准毫秒延时爆破形成顶部预裂破碎带、采用分层装药毫秒延时爆破技术, 在50 m2穿越区均匀布置72个爆破点等手段; 爆破后盾构穿越的结果表明破碎粒径在15 cm以下,与爆破对象同一结构的车站站台, 距离爆点5.6 m处实测爆破振动峰值3.4 cm/s,达到了既保证营运车站安全又保证盾构机穿越效果的双重目的, 爆破后地铁站结构和电气设施安全运行。
控制爆破 地铁车站 地下连续墙 泥水盾构机 controlled blasting subway station underground diaphragm wall slurry shield tunneling machine
国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙410073
光学学报
2022, 42(22): 2238001
国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
通过优化设计,制备出了性能优良的3×1光子灯笼,将其与纤芯直径为30 μm的多模光纤熔接,应用空间模式自适应控制,实现了稳定可控的准单模输出,突破了以往光子灯笼模式匹配的设计原则,拓展了光子灯笼多模光纤端纤芯直径的可选范围。该系统利用随机并行梯度下降算法对输入端的各路相位调制器进行主动控制,当评价函数选取为桶中功率时,多模光纤端输出光束的基模占比超过85%,表征光束质量的M2因子稳定在1.18以下,这为解决大模场光纤激光中的模式不稳定问题提供可能。当评价函数选取为单一高阶模的模式含量时,输出端的该高阶模含量超过95%。
光纤光学 光纤激光 模式 自适应光学 光束整形 光学学报
2021, 41(17): 1736001
Kun Xie 1,2,3Wenguang Liu 1,2,3,*Qiong Zhou 1,2,3Zongfu Jiang 1,2,3[ ... ]Xiaojun Xu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Changsha 410073, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, Changsha 410073, China
In this Letter, a novel system for adaptively correcting the phase of a dynamic multimode beam is proposed. While using merely one spatial light modulator, the phase measurement of the first-order diffraction pattern and the correction of the zeroth diffraction order are simultaneously realized. The real-time experimental result is obtained at a control rate of 10 Hz. The power-in-the-bucket value is improved from 38.5% to 61.8%, even with fundamental mode content that is consistently below 30%. To the best of our knowledge, this is the first implementation of real-time adaptive correction of the entire multimode beam.
fiber laser mode decomposition adaptive optics phase correction Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011404
1 上海航天技术研究院宇航系统工程研究所, 上海 201108
2 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
γ射线等高能射线会使掺镱光纤产生暗化效应,降低掺镱光纤激光器长时间运行的可靠性。测量了γ射线辐照总剂量对大模场掺镱光纤的损耗特性,结果表明,待测光纤损耗随辐照总剂量线性增大。基于辐照导致的损耗的测量结果和速率方程模型,研究了辐照损耗产生后具有不同结构参数的激光器的效率变化。结果显示,仅考虑辐照损耗效应时,976 nm泵浦的光纤放大器对辐照附加损耗的敏感性最低;待测光纤最优信号光的中心波长为1070 nm,但是在1060~1100 nm范围内最小与最大效率仅相差2%。本研究从掺镱光纤激光器系统层面开展探索研究,为后续激光器的设计和实际应用提供了参考。
激光器 掺镱光纤 γ射线; 光子暗化 激光器效率 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 011406
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410005
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410005
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410005
光子灯笼是近几年兴起的一种光电子器件,可实现多模系统与多个单模系统之间的低损耗耦合,其一端为一根满足特定模式条件的多模波导,另一端则由一束相对较细的单模波导组构成。主要分析了光子灯笼的工作原理和几种特定的实现方式,并对这几种特定结构的特点和应用进行了概述。介绍了光子灯笼在天文光学、多路复用、模式控制、高能激光方面的应用和研究进展,对光子灯笼作为一种低损耗光波导器件在未来光学系统中的应用进行了展望。
光学设计与制造 光子灯笼 模式控制 天体光子学 光纤激光器 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120002
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 中国科学院软件研究所，北京 100190
3 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙 410073
光学系统仿真软件Seelight是一款可以模拟光束产生、大气传输与自适应光束控制等光学系统的具有自主知识产权的系统仿真软件，为光学系统应用研究提供了有效的仿真工具。本文首先介绍了Seelight软件的基本构架、运行界面和主要模型库包含的模块，并利用自适应光学相关的基本模型搭建了自适应光学仿真系统，模拟了PZT变形镜模块和哈特曼波前波传感器模块构成自适应光学仿真系统通过校正光束大气传输的波前畸变来提高远场光斑的光束质量的过程。验证了在不同的湍流强度下，自适应光学仿真系统的校正效果随着湍流强度的增加，校正残差大幅增加。利用Seelight软件可以对包含自适应光学系统的各种光学系统进行仿真建模，并可以对系统进行有效的验证分析和优化设计。
自适应光学 仿真建模 验证分析 Seelight seelight adaptive optics simulation verification and analysis
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
计算光场自适应光学成像技术将目标和干扰的光场进行整体测量，再利用目标与干扰光场的四维光场信息分布特点，通过计算方法将其进行有效地区分、滤除，能在大视角范围内对干扰导致的目标光场波前畸变进行探测复原，并以计算方式自适应地补偿成像空间中的复杂波前像差扰动。与传统自适应光学成像方法相比，该方法具有较大的探测视场，可以直接以扩展目标作为信标进行波前信息解算。本文从传统自适应光学技术面临的挑战出发，简述了计算光场自适应光学成像技术的优势及发展现状，介绍了研究团队在计算光场自适应光学成像方面开展的主要工作。
自适应光学 计算成像 光场成像 光场相机 adaptive optics computational imaging plenoptic imaging plenoptic camera
