多孔径激光阵列相干合束是获得高功率、高亮度激光束的有效方法。为了设计更有效的多孔径激光阵列相干合成系统, 主要分析了三光束“品”字形、七光束六角形、十九光束大六角等工程应用中的典型激光阵列排布模式对合成功率的影响, 并基于MATLAB模拟了不同阵列排布情况下的激光相干合成情况, 讨论光束排列的位置误差、发射光束光轴角度偏移误差以及各个相干合成阵列激光器之间的活塞相位误差对合成效率的影响。结果表明, 不同的激光阵排布在观察位置处的光强分布差别很大；各光束之间的角度偏差越小, 初始相位差越小, 相干合成的效率越高。这些结果将对于指导设计多孔径激光阵列相干合成系统有重要意义。
衍射 多孔径 激光阵列 排布模式 合成效率 diffraction multi-aperture laser beams array arrangement pattern combination efficiency
激光相干合成技术是目前最常用的实现高功率激光输出的方式, 各路光束间的相位不一致是影响相干合成效果的重要因素。研究了用于控制相位的SPGD算法, 探讨了SPGD算法的参数优化方法, 提出了一种自适应增益策略, 并通过仿真分析了固定增益和自适应增益算法的收敛速度、收敛精度。仿真结果表明, 通过算法参数的优化选取和自适应增益方法, 能够将算法的收敛速度提高12.7%, 收敛精度提高0.23%, 得到了较好的收敛效果。
激光技术 随机并行梯度下降算法 光纤激光阵列 相干合成 自适应增益 laser techniques stochastic parallel gradient descent algorithm fiber laser array coherent beam combination adaptive gain
中国南方工业研究院探测与对抗技术研究所, 北京 102209
大功率光纤激光器受制于单光纤输出的非线性效应,需要将多个光纤激光器组成光纤激光器阵列进行光束合成,以形成单束聚焦光束,并保证光束在湍流大气中长距离传输后仍可获得高功率、高光束质量的激光输出。以19束激光阵列相干合成系统为例,定量地分析了光束截断因子、角度抖动、湍流传输等因素对相干合成光束的影响,仿真研究了19束激光相干合成的阵列光束的相干传输过程及其在自由空间中的传输特性,用以指导实际激光阵列相干传输系统的建立与运行。
光纤光学 激光阵列 大气湍流 合成效率 衍射 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110601
