高能短脈沖激光技術(shù)的出現(xiàn),為極端條件下物質(zhì)特性的研究以及強(qiáng)場(chǎng)物理實(shí)驗(yàn)提供了條件,國(guó)際上許多國(guó)家都在規(guī)劃數(shù)十PW、數(shù)百PW甚至EW激光系統(tǒng)的研制。然而由于工作物質(zhì)的物理特性、非線性效應(yīng)、泵浦技術(shù)等因素的影響,單路高能短脈沖激光的輸出功率難以進(jìn)一步提高,相干合成技術(shù)（將多路光束在遠(yuǎn)場(chǎng)進(jìn)行相干聚焦）是單路激光輸出能力受限條件下,獲得更高功率短脈沖激光輸出的有效途徑之一,國(guó)內(nèi)外許多高能短脈沖激光裝置中都規(guī)劃了多路激光的相干合成。本文針對(duì)高能短脈沖激光相干合成中的關(guān)鍵技術(shù)展開研究。對(duì)多路高能短脈沖激光相干合成的理論和系統(tǒng)進(jìn)行了分析,實(shí)現(xiàn)了基于隨機(jī)并行梯度下降（SPGD）算法的兩路超短脈沖激光的相干合成,提出了一種新的基于小口徑反射鏡的大口徑陣列光柵拼接方法,分析了波前畸變對(duì)陣列光柵壓縮器輸出脈沖激光時(shí)空特性的影響。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)高能短脈沖激光相干合成的理論進(jìn)行了研究,分析了振幅、同步誤差、指向性誤差、波前畸變、填充因子、偏振方向、色散對(duì)相干合成效果的影響,并基于相干合成的理論,對(duì)高能短脈沖激光裝置相干合成進(jìn)行了系統(tǒng)分析。2.針對(duì)高能短脈沖激光裝置的特點(diǎn),采用SPGD控制算法實(shí)現(xiàn)了... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

基于不同色散元件的光譜合成示意圖

圖 1.5 外差法實(shí)現(xiàn)相干合成的原理圖[77]Fig 1.5 The schematic of coherent beam combination based on heterodyne method多抖動(dòng)法借鑒于傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，由美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室提出[101]，其基本原理見圖 1.6(a)。激光器輸出的激光被分為 N 路，各路光束經(jīng)過射頻振蕩器和相位調(diào)制器進(jìn)行不同頻率的信號(hào)載波，在頻域中將各路脈沖打上標(biāo)簽。各路脈沖經(jīng)過分光鏡后被分成兩部分，其中一部分聚焦在帶針孔的光電探測(cè)器上，將探測(cè)到的信號(hào)通過圖 1.6(b)所示的解調(diào)電路分離出每一路的相位信號(hào)，并作為控制信號(hào)反饋給相位調(diào)制器，相位調(diào)制器對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整，就可以實(shí)現(xiàn)多路光束的相干合成。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的參考光束，只需要一個(gè)光電探測(cè)器就能實(shí)現(xiàn)多路光束相位的探測(cè)，但是其信號(hào)處理單元與控制單元相當(dāng)復(fù)雜，載波頻率會(huì)隨著合成路數(shù)的增加變得很大，這會(huì)增加實(shí)現(xiàn)難度。另外，當(dāng)系統(tǒng)中存在傾斜誤差時(shí)，也會(huì)對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生影響，此時(shí)光電探測(cè)器的信號(hào)并不能真實(shí)的反映活塞相差的狀況，從而影響相差的控制。開展基于多抖動(dòng)法的相干合成研究的主要單位除了美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室，還有美國(guó)馬里蘭大學(xué)[102]、法國(guó)航空航天實(shí)驗(yàn)室[91,92,103]、國(guó)防科技大學(xué)[90]等。

圖 1.5 外差法實(shí)現(xiàn)相干合成的原理圖[77]Fig 1.5 The schematic of coherent beam combination based on heterodyne method多抖動(dòng)法借鑒于傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，由美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室提出[101]，其基本原理見圖 1.6(a)。激光器輸出的激光被分為 N 路，各路光束經(jīng)過射頻振蕩器和相位調(diào)制器進(jìn)行不同頻率的信號(hào)載波，在頻域中將各路脈沖打上標(biāo)簽。各路脈沖經(jīng)過分光鏡后被分成兩部分，其中一部分聚焦在帶針孔的光電探測(cè)器上，將探測(cè)到的信號(hào)通過圖 1.6(b)所示的解調(diào)電路分離出每一路的相位信號(hào)，并作為控制信號(hào)反饋給相位調(diào)制器，相位調(diào)制器對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整，就可以實(shí)現(xiàn)多路光束的相干合成。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的參考光束，只需要一個(gè)光電探測(cè)器就能實(shí)現(xiàn)多路光束相位的探測(cè)，但是其信號(hào)處理單元與控制單元相當(dāng)復(fù)雜，載波頻率會(huì)隨著合成路數(shù)的增加變得很大，這會(huì)增加實(shí)現(xiàn)難度。另外，當(dāng)系統(tǒng)中存在傾斜誤差時(shí)，也會(huì)對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生影響，此時(shí)光電探測(cè)器的信號(hào)并不能真實(shí)的反映活塞相差的狀況，從而影響相差的控制。開展基于多抖動(dòng)法的相干合成研究的主要單位除了美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室，還有美國(guó)馬里蘭大學(xué)[102]、法國(guó)航空航天實(shí)驗(yàn)室[91,92,103]、國(guó)防科技大學(xué)[90]等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高功率光纖激光光譜合成技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 鄭也,楊依楓,趙翔,公維超,柏剛,張璟璞,劉愷,陳曉龍,趙純,漆云鳳,晉云霞,何兵,周軍.  中國(guó)激光. 2017(02)
[4]高功率光纖激光相干合成的現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)[J]. 王小林,周樸,粟榮濤,馬鵬飛,陶汝茂,馬閻星,許曉軍,劉澤金.  中國(guó)激光. 2017(02)
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博士論文
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[2]基于啁啾反轉(zhuǎn)和拼接光柵的激光脈沖高效壓縮技術(shù)研究[D]. 王逍.中國(guó)工程物理研究院 2013
[3]高能短脈沖激光相干合成技術(shù)研究[D]. 楊雨川.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]大口徑陣列光柵拼接誤差控制技術(shù)研究[D]. 陳偉.重慶大學(xué) 2012
[2]精密位相主動(dòng)控制技術(shù)研究[D]. 王德恩.中國(guó)工程物理研究院 2011
[3]多抖動(dòng)法光纖MOPA鏈的相干合成[D]. 馬閻星.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]基于像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)化的自適應(yīng)波前控制技術(shù)研究[D]. 龍學(xué)軍.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[5]多層介質(zhì)膜光柵掩模槽形的控制與檢測(cè)[D]. 萬華.蘇州大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3243074