光纤激光器相干合成技术及应用
第１期 ２０１０年ｏ３月 电光系统 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１０
光纤激光器相干合成技术及应用
李志国 ，尚卫东 ，张 兵 ，李晓芹。
１．中国人民解放军９１４０４部队
２．中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州４５００４７
摘要：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。 关键词：光电对抗；双包层光纤激光器；相干合成
中图分类号：ＴＮ２４８ 文献标识码：Ａ
Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＬＩ Ｚｈｉ－ｇｕｏ ，ＳＨＡＮＧ Ｗｅｉ＜ｌｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｂｉｎｇ ，ＬＩ Ｘｉａｏ－ｑｉｎ
（１．ＵｎｉｔＳ ９１４０４ ｏｆ ＰＬＡ：
２．Ｔｈｅ ２７ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｅｋｃｔｒｏｎｉｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｏｌｉｄ ｌａｓｅｒ ｉｓ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｃｏ— ｈｅｒｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ｐｒｅｓｅｒｖｅ ｇｏｏｄ ｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙ ｗｈｉｌｅ ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｏｕｔ— ｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ－Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｓｔａｔｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｆｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｗｉｔｈ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ ｍｏｂｉｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｐ— ｔｉｃ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｕｎｔｅｒ－ｍｅａｓｕｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ａｔｔａｃｋ－ｄｅｆｅｎｓｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｏｐｔｉｃ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｕｎｔｅｒ；Ｄｏｕｂｌｅ－ｃｌａｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ；Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ
１ 引言
高功率激光器在激光火控系统、强激光杀伤、
激光反导、激光反卫等众多军事领域具有重要的应
用前景。虽然目前高能化学激光器、固体热容激光
器已实现武器量级的激光输出，但在成本、体积、转
换效率、热管理、光束质量等方面仍然达不到理想
的效果。小型化、高效率、高功率、高光束质量的固
体激光器，是当今军事激光领域的发展趋势。
光纤激光器作为一种新型激光器件，具有转
换效率高、激光阈值低、光束质量好等优点，且散
热面积大、体积小、寿命长，同常规体积庞大的化
学激光器和气体激光器相比，具有显著优势，已成
为高能激光武器的重要替代产品¨ 。近年来，以
双包层光纤为基础的包层泵浦技术的成熟，极大 地提高了光纤激光器的输出功率。目前，单根光
纤的输出功率可达到千瓦量级。然而由于受到掺
杂光纤的非线性效应、光学损伤及热损伤等物理
机制的限制，更大幅度地提高单个激光器的功率
相当困难。为达到更高的激光输出功率和近衍射
极限的光束质量，可采用的技术途径是利用光纤
激光器阵列，对输出激光束进行相干合成 ］。
采用相干合成体制，使用Ｎ台激光器，即可在远场
得到Ｎ 倍的激光功率密度，实现战术武器级的功
率输出。
２相干合成技术
光纤激光相干合成的基本原理是对多个中等
功率激光器施行一定的相干控制，从而得到高功
率的、光束质量接近衍射极限的单模激光输出。
作者简介：李志国（１９７７一），男，工程师，研究方向：光电对抗装备技术。
６ 电光系统 第１期
相干合成的基木条件需满足：①频率相同；②相位
差恒定；③振动方向一致或有方向一致的振动分
量。通过相干合成，Ｎ个光纤激光器的相干合成
可使总的激光功率提高Ｎ倍，但光强即峰值功率
可提高Ｎ 倍，光纤激光器相干合成的关键技术是
使各子光纤激光器同相位输出，目前己经发展了
多种可实现同相位输出的方法和技术 Ｊ。
２．１ 基于ＭＯＰＡ结构的相干合成技术
主振荡一功率放大（ＭＯＰＡ）结构是相干合成
最简单且最常用的一种方法，即使用一个主振荡
器作为源，把它分为多路光束，然后分别对各路
光束进行功率放大，每一束光路中加上一个调制
相移器，以分别控制各光束的相位，保证在光束
阵面口径上各光束相位一致，从而实现激光束相
控阵，即相干合成。目前已发展了较多的相位控
制或锁相技术，大致上可以归结为线性和非线性
相位控制技术两类。在线性技术中，主要有电光
调制、声光调制、液晶调制、空间光调制等相位控
制技术。而非线性光技术主要有相位共轭和受激
拉曼散射。如果对ＭＯＰＡ结构使用相位共轭技
术，由于是利用ＳＢＳ机制，有效的相位共轭要求在
ＳＢＳ介质中有足够的功率和较长的作用长度，这
种要求可能对阵元数量产生限制。ＭＯＰＡ加电光
调制实现相干合成，技术成熟可行。其构成如图１
所示。
图１相干合成结构图 ２．２相位检测与控制
由以上分析可知，相干合成的必要条件是对
Ｎ元激光器相位进行精确检测，获得各路与基准
光的相位差，通过相位控制器对相位差进行精确
的反馈控制，从而实现相干合成。常用的检测方 法为外差相位检测技术。外差探测是将待测信号
光和相干的单频本地参考光同时入射到探测器
上，信号光和参考光的频率不相等，从而在光电探
测器的光敏面发生光学差拍，转换出适合于检测
的中频信号。光学外差探测原理如图２所示。
图２外差探测原理图 设两束相干信号光的与参考光分别为：
Ｅｓ（ｔ）＝Ａｓ・ｓｉｎ（ ｓｔ＋ ｓ）
Ｅｏ（ｔ）＝Ａｓ・ｓｉｎ（ ０ｔ＋ ｏ）
则在光电混频器上输出的光电流为：
气＝Ｋ・（Ｅｓ＋Ｅｏ） ＝Ｋ・（ ＋ ＋２Ｅｓ Ｘ
Ｅｏ）： ．（Ａ；． ＋Ａｏ２×
二 垒 ± ＋Ａ。Ａ 。。 ［（∞ 一∞。） ＋（ 一
０）］一ＡｏＡｓＣＯＳ［（（￡，ｓ一∞ｏ）ｔ＋（∞ｓ＋（ｃ，ｏ）］
在上式中， 为探测器光电灵敏度，检测时直流项
可以通过滤波的方式滤除；在光电转换时，由于光
电探测器的响应时间有限，所以倍频项２ｔｏ ，２∞。
及和频项 ＋∞。是不能被探测器响应的，所以只
有当信号光和参考光的频率很接近，并且 一∞。
与探测器的响应带宽相匹配时，探测器可以接收
到差频项，即：
，＾ ＝Ｋ・Ａ０ＡｓＣＯＳ［２，ｒｒ（ｔＪ 一 ０）＋（ 。一 ０）］
所以，当参考光的振幅（Ａ０），频率（ ），相位
（ 。）不变的情况下，外差信号的相位（ 一 。）可
以表征信号光的相位（ ），即外差信号能够以时
序电信号的方式反映相干光的位相特性。
ＭＯＰＡ结构的光纤激光相干合成的相位检测
也是基于外差法，其实验光路图如图３所示。将
双包层掺镱光纤激光器的输出光分束为三束，其
中一路作为参考光，另外两束信号光通过ＰＺＴ相
位调制单元。通过控制电路对干涉光信号采样，
由光电二极管接收，转换成控制信号，由驱动电路
在ＰＺＴ相位控制单元与偏振控制器上施加相应控
制电压，使各信号光相对于参考光之间相位及偏
振态一致，实现三束相干激光束的锁相输出。
总第１３１期 李志国，等：光纤激光器相干合成技术及应用 ７
图３ 相干合成相位控制试验光路图
３光纤激光技术在军事中的应用
光纤激光技术以其高的转换效率、优良的光
束质量，紧凑可靠的结构等独特的优势，在国防军
事领域中具有广阔的应用前景。如在激光测距、
激光目标指示器、激光制导、光电对抗、激光有源
干扰、激光雷达等方面都有重要应用；在海军装备
中，高能光纤激光器可应用在对潜通信探测、探
雷、测深、水下传感装置以及对抗反舰导弹的高能 激光武器等。下面重点分析光纤激光技术在机动
平台光电防护系统以及空间攻防中的应用。
３．Ｉ 光纤激光技术在机动平台光电防护系统中
的应用分析
采用光纤激光体制构成的机动平台光电防护
系统相对于其他种类的大功率激光对抗系统来
说，具有很多突出的优点。光纤激光器结构简单、
体积小、重量轻、性能稳定、可靠性好，对灰尘、震
荡、冲击、湿度、温度等恶劣的工作环境具有很高
的容忍度。以掺杂稀土离子的光纤作为增益介
质，可通过高浓度掺杂和增加增益光纤长度降低
激光阈值，提高系统转换效率。此外，由于掺杂光
纤的表面积体积比很大，其散热性能好，不需要特
殊制冷，可有效避免传统固体激光器中存在的热
透镜效应等因素的影响。
光纤激光器的这些独特的优势可有效实现光
电防护系统的小型化，从而实现光纤激光对抗系
统的高精度、快速反应，同时跟踪动态性加强，有
利于打击快速运动目标。此外，系统可采用模块
化设计，可根据打击目标和应用平台的需要，合理
选择组成系统的单元激光器的元数，整个系统的
机动性和生存能力可显著增强。基于光纤激光技 术的机动平台光电防护系统主要由大功率光纤激
光器、激光光束控制及发射单元、系统指挥控制单
元、精密跟踪控制单元等部分组成，并可辅之以激
光主动探测和打击效果评估单元等，其组成如图４
所示。由光纤激光体制构成的机动随队光电防护
系统将完成如下的作战任务和使命：（１）低空突防
或弹道导弹、飞机等快速目标的光电传感器的致
盲压制；（２）快速多目标攻击；（３）快速移动转场
作战能力。
图４基于光纤激光器的光电防护系统组成框图
３．２光纤激光技术在空间攻防中的应用
随着空间技术的迅猛发展，空间在现代战争
中的作用越来越明显，对战局的发展甚至战争的
结果都发挥着越来越重要的作用。而卫星以其独
特的优势在侦察、监视、导航、通信等领域发挥重
要作用。若能研制一种快速高效对抗武器，则将
极大提高我军的空间攻防能力。
目前，对卫星及其他航天器的攻击主要体现
在破坏太阳能电池、保温材料、星体结构材料、光
学玻璃以及探测器等。太阳能电池供电是卫星的
主要供电方式，当太阳能电池供电能力下降或者
损毁，将会严重影响卫星正常运行；破坏星体保温
材料，或改变星体内部温度，可使卫星内部电路部
分或永久丧失功能；卫星表面大量采用铝合金等
金属材料或非金属材料，这些材料起到卫星本体
支撑或信号传输作用，这些材料失效或断裂，同样
自组织型光纤激光器阵列的理论研究
・６６・ 科技论坛
自组织型光纤激光器阵列的理论研究
庞雪莲
（天津电子信息职业技术学院电子系，天津３００３５０）
摘要：主要对自组织型光纤激光器阵列技术进行了理论研究。重点利用耦合迭代法对自组织型相干光纤激光器阵列进行了分析，并 给出了电场和增益系数的耦合迭代方程。对进一步对自组织型光纤激光器进行数学建模和理论分析提供了理论基础。 关键词：光纤激光器；相干合成；光纤激光器阵列
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｓｅｌｆ—ｏｒｇａｎｉｚｅｄ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｒｒａｙｓ．Ｔｈｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｍａｐ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｒｒａｙ．Ｔｈｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｉ．ｈｉｓ ｂｕｉｌｄｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｒｔｈｅｒ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ；Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ；Ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｒｒａｙ
１概述 研制大功率、光束质量好、高效、紧凑的高能激光器系统，是世
界各国长期探索研究的目标。而光纤激光器作为近年来高功率激光 光源研究领域中的热点，与气体或常规固体激光器相比，具有结构
简单、散热效果好、转换效率高、阈值低、使用寿命长、系统维护简单 等优点。特别是近年来，随着双包层光纤的出现，使多模抽运成为可
能，从而为提高光纤激光器的输出功率提供了解决途径，实现了掺 稀土元素光纤激光器的大功率输出。然而由于单个光纤激光器在高
功率条件下会产生非线性效应，以及光纤本身能承受的阈值功率的 限制，单个光纤激光器不可能得到超高功率。因此光纤激光器的相
相干光通信
相干光通信
一、相干光通信的基本工作原理
在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅，这就需要光信号有确定的频率和相位(而不像自然光那样没有确定的频率和相位)，即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达
接收端时，首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得的是中频信号，还需二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。
相干光通信系统可以把光频段划分为许多频道，从而使光频段得到充分利用，即多信道光纤通信。我们知道无线电技术中相干通信具有接收灵敏度高的优点，相干光通信技术同样具有这个特点，采用该技术的接收灵敏度可比直接检测技术高18dB。早期，研究相干光通信时要求采用保偏光纤作传输介质，因为光信号在常规光纤线路中传输时其相位和偏振面会随机变化，要保持光信号的相位、偏振面不变就需要采用保偏光纤。但是后来发现，光信号在常规光纤中传输时，其相位和偏振面的变化是慢变化，可以通过接收机内用偏振控制器来纠正，因此仍然可以用常规光纤进行相干通信，这个发现使相干光通信的前景呈现光明。
相干光纤通信系统在光接收机中增加了外差或零差接收所需的本地振荡光源，该光源输出的光波与接收到的已调光波在满足波前匹配和偏振匹配的条件下，进行光电混频。混频后输出的信号光波场强和本振光波场强之和的平方成正比，从中可选出本振光波与信号光波的差频信号。由于该差频信号的变化规律与信号光波的变化规律相同，而不像直检波通信方式那样，检测电流只反映光波的强度，因而，可以实现幅度、频率、相位和偏振等各种调制方式。根据本振光波的频率与信号光波的频率是否相等可以将相干光通信系统分为两类：当本振光频率和信号光频率之差为一非零定值时，该系统称为外差接收系统；当本振光波的频率和相位与信号光波的频率和相位相同时，称为零差接收系统。但不管采用何种接收方式其根本点是外差检测。
相干光通信 2
精品文档
。 1欢迎下载 相干光通信
1引言
卫星光通信的概念最早提出于20世纪60年代中期，但由于当时技术水平的限制．激光器件的研究刚刚起步，无法满足卫星光通信的要求。直到80年代，随着光电技术与器件工艺的发展，卫星光通信的研究才开始逐渐受到重视。卫通信按接收方式分为相干光通信系统和非相干通信系统。早期的卫星光通信系统借鉴光纤通信技术采用了直接检测的系统方案，虽然能够实现中低速通信系统，但系统的发射功率和接收灵敏度都受到一定的限制。随着信息时代的高速发展，卫星通信传输量剧增，宽带卫星通信技术成为卫星通信研究的热点。建立卫星通信链路有两种选择：射频通信和光通信，目前通用的卫星射频通信系统受到传输容量、功耗、重量、体积等方面的严格限制，出现了1 Gbps以上通信的速率“瓶颈”，难以适应未来高速、宽带通信的需求；利用光频信号在空间传输实现通信被认为是解决该“瓶颈”的最佳方案。
2卫星相干光通信的原理及优势
2.1卫星相干光通信的原理
相干光通信中的“相干”是指光相干接收技术，根据本征激光器和信号光的频率不同，分为零差或外差接收。图1为相干接收机的基本结构…，光信号经空间传输，由光学天线接收后，接收到的信号光同本征光混频，经光电检测器转换，输出电信号，解调处理，得到信号。
2.2相干光通信的优势
相干光通信具有很多潜在优势，可以提高通信系统性能，接收机灵敏度高，而且能够在电域补偿光传输过程中的信号劣化；支持多种调制方式，多电平的调制方式可提高光通信链路的数据容量；波长的选择性好，频分复用方式实现更高速率传输，提升现有光通信的数据容量。
图1相干接收机原理图
3国内外发展现状 精品文档
。 2欢迎下载 卫星相干光通信，由于技术和光电器件的原因，发展不是连续的。1980年到1990年间，光相干检测技术是通信领域研究的热点，并有一系列相干通信理论文章发表及实验系统相继完成。但因窄线宽高稳频激光器尚未成熟，不能实现工程上的应用。1990年到1995年，随光纤通信中光放大器技术的发展，尤其是掺铒光纤放大器的实用化，相干检测原理及应用的研究渐少，各国研究机构都转向了直接检测的光通信系统，并相继实现了低速的星地、卫星间的通信试验。加世纪90年代末以后，光电器件逐渐成熟，大量关键技术被突破，人们再次转向小型化、高速化相干光通信系统研究。目前，国外的卫星相干光通信链路已接近工
两种方法实现对掺镱光纤放大器的相位校正
第ｌ８卷第１１期 ２００６年１１月 强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ Ｖｏ１．１８，ＮＯ．１１ ＮＯＶ．，２００６
文章编号： １００１—４３２２（２００６）ｌ１－１７７９ ０４
两种方法实现对掺镱光纤放大器的相位校正
侯 静， 肖 瑞， 刘泽金， 姜宗福
（国防科技大学光电科学与工程学院，长沙４１００７３）
摘 要： 在光纤激光器阵列的相干合成技术中，主振荡并联放大器（ＭＯＰＡ）方案最关键的技术是对光纤
放大器进行相位控制与校正。本文用两种方法分别对掺镱光纤放大器进行了相位控制与校正。一种是爬山
法，通过自动寻优的方式不断改变相位调制器控制电压，使系统输出保持在干涉最强处；另一种是外差法，通过
实时探测和校正光路中相位的变化，确保输出光束的相位一致。实验系统中主振荡激光器的波长为ｌ ０８３ ｎｍ，
输出功率０Ｈ１００ ｍｗ连续可调。光纤相位调制器是铌酸锂相位调制器。光纤放大器输出功率０～１ ｗ连续
可调，整个光路为全保偏光路。爬山法系统的工作频率为１００ ｋＨｚ．控制精度为ＭｌＯ；外差法系统的移频量为
４０ ＭＨｚ，精度优于Ｍ２０ 在两类闭环控制过程中．铌酸锂相位控制器都很好地实现了光纤放大器的相位校正。
该工作为实现光纤激光器阵列的相干合成打下实验基础。
关键词： 光纤激光器阵列； 相干合成； 相位探测与校正； 光纤放大器； 主振荡并联放大器方案
中图分类号：ＴＮ２５３ 文献标识码： Ａ
光纤激光器是当今光电子技术研究领域中最前沿的研究课题。作为一种新型固体激光器件，它具有转换
效率高、激光阈值低、可调谐范围宽、光束质量好等优点，并且散热面积大、体积小、寿命长，同常规的体积庞大
的气体激光器和固体激光器相比，有显著优势，已成为激光在民用和军事应用中的重要候选者。现在单根的输
出功率可以达到ｋＷ量级，更大幅度地提高单根光纤激光器的输出功率相当困难。为达到高的激光输出功率
两路固体激光相干合成的实验研究
第３４卷第４期 ２０１２年８月 光学仪器 ＯＰＴＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ，２０１２ 文章编号：１００５—５６３０（２０１２）０４—００７１—０５
两路固体激光相干合成的实验研究
杨 卓 ，程 勇 ，陈 霞 ，卢常勇 （１．军械工程学院光学与电子工程系，河北石家庄 ２．武汉军械士官学校光电技术研究所，湖北武汉 ，刘秉琦 ０５０００３； ４３００７５） ＊
摘要：相干合成技术是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径之一。现提出了基于角锥棱镜 的两路固体激光相干合成方案；在理论分析的基础上，开展了两路固体激光器相干合成的实验 研究；得到了不同占空比和出射光束直径条件下的远场光强分布。远场光强分布和条纹可见度 主要受到占空比和出射光束直径的影响。随着激光光束间距的减小，相干合成后的光斑数量减 少，光斑的宽度增大，相干度明显提高；出射光束直径增大时，高阶模增多，光束质量变差但合成 功率增大。 关键词：激光器；相干合成；占空比；高阶模；角锥棱镜 中图分类号：ＴＮ ２４７文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｒＬ １００５—５６３０．２０１２．０４．０１６
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｗｏ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ ＹＡＮＧ Ｚｈｕｏ ，ＣＨＥＮＧ Ｙｏｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｘｉａ ，ＬＵＣｈａｎｇｙｏｎｇ。，ＬＩＵＢｉｎｇｑｉ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５０００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｎｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｅｄ Ｏｆｆｉｃｅｒｓ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ａｒｒａｙｓ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ．Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔＷＯ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ ｃｏｒｎｅｒ－ｃｕｂｅ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｔＷＯ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｆａｒ－ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｂｅａｍｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐａｃｅ ｄｕｔｙ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｄｕｔｙ ａｎｄ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｂｅａｍｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｔＯ ｔｈｅ ｆａｒ－ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ａｎｄ ｆｒｉｎｇｅ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｅａｍｓ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｐｏｔｓ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｔｈｓ ｏｆ ｓｐｏｔｓ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｆｒｉｎｇｅ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｗｉｔｈ ｂｅａｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｓ ａｐｐｅａｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｅａｍｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｓ；ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ；ｓｐａｃｅ ｄｕｔｙ；ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｓ；ｃｕｂｅ－ｃｏｒｎｅｒ ｐｒｉｓｍ
vscel技术原理与应用
VSCEL技术是一种垂直腔面发射激光器，它是一种半导体激光器，具有独特的工作原理和结构。
VSCEL的原理是基于费曼轻子波束的合成相干超远场发射原理。当电流通过激活区时，激光由激光腔垂直发射并形成两束相干光束。由于VSCEL的量子阱和介质层具有光增益，激光会在腔内进行多次反射和放大，从而形成模态。这些模态在垂直方向上是相干的，在水平方向上呈现高斑度。
VSCEL的结构主要由五个组成部分构成：上反射镜、激活区、下反射镜、透明载流子注入区以及透明载流子反射层。其中，激活区是VSCEL的工作部分，它由多个半导体量子阱构成。当电流通过激活区时，电子和空穴会复合并释放出光子，产生激光。
VSCEL具有高功率效率、低功耗、易于实现二维平面和光电集成、圆形光束易于实现与光纤的有效耦合等优点。同时，由于其垂直发射结构，VSCEL能够实现单模发射，产生高斑度、方向性好的激光束，射程远，耦合效率高。此外，VSCEL还具有较窄的谱宽度和较高的频率稳定性，使其在光通信和传感领域具有广泛的应用。
VSCEL技术已经进入市场，部分产品已经进入市场。它在光通信领域的应用尤其引人注目，因为它的高速调制、高精度、低功耗等特性使其成为长距离、高速率的光纤通信系统的理想选择。同时，VSCEL在光存储、激光雷达、光学传感等领域也有广阔的应用前景。
总之，VSCEL技术是一种具有重要应用前景的半导体激光器技术。
模拟退火算法光纤放大器相干合成
第２２卷第５期 ２０１０年５月 强 激 光 与 粒 子 束 ＨＩＧＨ ＰｏＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ Ｖｏ１．２２，ＮＯ．５ Ｍａｙ，２０１０
文章编号：ｌＯＯｌ ４３２２（２ＯＬＯ）０５—０９７３—０５
模拟退火 算法光纤放大器相干合成
周 朴， 马阎星， 王小林， 马浩统， 许晓军， 刘泽金
（国防科学技术大学光电科学与工程学院，长沙４１００７３）
摘 要： 提出了利用模拟退火算法实现相干合成的思路。对利用模拟退火算法实现多路光纤放大器相 干合成进行了数值模拟，验证了方法的有效性，并分析了算法收敛速度与合成光束数目的关系。进行了两路 ｗ量级光纤放大器相干合成的实验，结果表明，模拟退火算法能够有效控制各路光纤激光的相位，系统闭环将
目标圆孔内的能量提高了１．８倍，并使得目标圆孔内能量大于理想值８Ｏ 的概率从１９．４ 提升到了 ５１．３ ，取得了较为明显的相干合成效果。 关键词： 光纤放大器； 相干合成； 模拟退火算法； 主动相位控制； 随机并行梯度下降算法 中图分类号：ＴＮ２４ 文献标志码： Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１０２２０５．０９７３
光纤激光相干合成能够获得高功率、高光束质量的激光输出，在国防和民用的多个领域都有广阔的应用前
景，目前国内外多家研究机构都开展了激光相干合成技术的研究Ⅲ】 ，迄今为止，最高相干合成输出由基于
ＭＯＰＡ结构的主动相位控制方案获得ｌ２ 。基于比方案通常采用的主动相位控制方法有３种：外差法 ］、多
抖动法 。 以及随机优化算法＿８。 。对于Ｎ路子光束的相干合成，外差法需要Ｎ个光强探测器与Ｎ个相位解
调电路以完成系统的闭环控制；多抖动法需要１个光强探测器以及Ｎ个相位解调电路以完成系统的闭环控
制；基于随机优化算法的Ｎ路子光束的相干合成系统无需相位解调电路，只需１个光强探测器，控制信号由计
算机执行算法产生。随机优化算法有望在实现多路光纤激光相干合成的同时不增大系统的复杂性，是一种较
现代通信关键技术(5000字论文)
- 1 - 现代通信关键技术
摘要：信息智能处理技术是信号与信息技术领域一个前沿的富有挑战性的研究方向,它以人工智能理论为基础,侧重于信息处理的智能化,包括计算机智能化(文字、图像、语音等信息智能处理)、通信智能化以及控制信息智能化。融合信息智能技术就是将多种数据信息处理的智能化,逐渐符合用户要求的信息的过程。数据融合技术,例如,信息特征识别和数据融合,物理信号处理和识别等。除了需要人工智能理论的支持以外还需要进行智能信号处理技术的综合应用。本文将围绕融合信息智能技术在变电管理中的应用与探索进行展开。
关键词：智能技术、3G技术、光纤、蓝牙
1、概述：
随着知识经济的不断发展,新型的电子式互感器和智能断路器逐渐取代常规互感器和常规断路器。例如,高速嵌入以太网的出现,取代了大量的二次电缆布线,使得间隔层和进程通信之间的信息传输、间隔层内部的信息传输也实现了网络化,随着变电站内一个新的网络——进程通信网络就此出现,二次系统的通信结构也随之发生了根本性的变化。但是由于旧产品的兼容、新方案的融合,全数字化的变电站不可能一蹴而就,实际的应用总是要滞于其后的,因此可以将这个过程大致可分为三个阶段,分别对应三种接线方式:点对点方式、进程通信网络方式、进程通信网络和站控层网络合并方式。
2、融合信息智能技术
进入21世纪以来,我国科技日新月异,随着信息融合技术的研究和应用,已经由原来的军事领域逐步扩展到民用领域,并且越来越深入与广泛的应用在其他各个领域。在我国融合信息智能技术在变电管理中的应用与探索,特别是融合信息智能技术在变电管理中的探索前景上仍然不太明确。因此,结合目前融合信息智能技术在变电管理中的应用,我们可以从下几方面入手来进行融合信息智能技术在变电管理中的探索:1)合变电管理,研究人工智能在信息融合中的应用,利用实验对信息融合系统的数据类别的管理方法进行考察,建立信息融合系统性能评估的指标体系,并通过变电管理数字化,进过收集方法、组织方法的总结得出最合理的应用方式[1]。2)通过实验研究可计算的、复杂度低的有效算法和模型建立计算对数据融合进行功能分析,并结合变电管理中的应用进行具体研究。3)通过建立和研究知识和数据的获取开发通用软件包,开发出具有推理和知识更新的的新的处理技术,以适应市场积极的需要,开发出各种平台的公用库和通用软件包。
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势
光纤激光器是目前激光技术领域中的重要研究方向之一、它以光纤作为激光光路的传输媒介，具有输出光束质量高、功率稳定等优势，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。本文将从国内外研究现状和发展趋势两个方面进行讨论。
首先，光纤激光器的国内研究现状。我国在光纤激光器领域的研究取得了一定的成果。例如，我国科学家在光纤激光器技术方面进行了大量的探索和研究，研制出了一系列具有自主知识产权的光纤激光器。这些光纤激光器在传输功率、波长范围、光束质量等方面取得了较高的性能，具有较好的应用前景。
此外，我国在光纤激光器的相关领域也取得了一定的突破。例如，在光纤材料与制备技术方面，我国科学家成功研制出了高硅石英光纤，使得光纤激光器的输出功率得到了大幅度的提升；在光纤激光器的激光调制与控制技术方面，我国科学家开创性地提出了多光束合成技术，实现了光纤激光器输出光束的形态调控；在光纤激光器的应用领域，我国科学家积极探索光纤激光器在医疗美容、材料加工等领域的应用，取得了一系列重要的应用成果。
其次，光纤激光器的国外研究现状。与我国相比，国外在光纤激光器领域的研究起步较早，取得了许多重要的研究成果。例如，美国、德国、日本等国家在光纤激光器的高功率、超快脉冲等方面的研究领先于世界，其研发的高功率、高光束质量的光纤激光器已经在军事、工业等领域得到了广泛应用。 另外，国外科学家在光纤激光器的性能提升和应用拓展方面也取得了一系列重要的突破。例如，近年来，国外研究机构和企业在光纤激光器的波长可调、频率可调等方面进行了大量研究，并取得了重要的研究成果。这些成果不仅提高了光纤激光器的功能多样性，还拓展了其在通信、医疗、生物科学等领域的应用空间。
最后，光纤激光器的发展趋势。随着激光技术的不断进步，光纤激光器在功率、波长、频率、束质量等方面仍有很大的发展空间。未来，光纤激光器的发展趋势主要体现在以下几个方面：
首先，光纤激光器的功率将继续提升。随着高功率光纤激光器在军事、工业等领域的广泛应用，对功率的需求也越来越大。未来光纤激光器的功率将会向更高的方向发展，以满足不同领域的需求。
双芯光子晶体光纤相干合成的研究
第３８卷 第６期 ２００８年６月 激光与红外 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｖ０１．３８．Ｎｎ ６ Ｊｕｎｅ，２００８
文章编号：１００１－５０７８（２００８）０６－０５１５－０４ ・激光技术与应用・
双芯光子晶体光纤相干合成的研究
王海云 ，侯蓝田 ，周桂耀 ，苑金辉 ，魏东宾 ，郑娟娟
（１．燕山大学红外光纤与传感研究所，河北秦皇岛Ｏ６６ＯＯ４；２．香港科技大学，中国香港九龙９９９０７７）
摘要：光纤激光器相干组束是目前实现高功率光纤激光系统的重要技术途径，利用本文的方
法得到了双包层结构的双芯光子晶体光纤的相干合成输出，纤芯直径为２．０５ｔｘｍ，空气孔间距
以为２．０７ｔｘｍ，空气孔直径ｄ为１．４４ｔｘｍ，测得了明显的相干条纹，光纤输出达３０ ｗ，这一成果
为多芯光子晶体光纤激光器的发展开拓了新的方向。
关键词：光子晶体光纤激光器；相干组束；双芯相干
中图分类号：ＴＮ２５ 文献标识码：Ａ
Ｔｗｏ—ｃｏｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ＷＡＮＧ Ｈａｉ—ｙｕｎ ，Ｈ０Ｕ Ｌａｎ—ｔｉａｎ ，ＺＨＯＵ Ｇｕｉ—ｙａｏ ，ＹＵＡＮ Ｊｉｎ—ｈｕｉ ，ＷＥＩ Ｄｏｎｇ—ｂｉｎ ，ＺＨＥＮＧ Ｊｕａｎ－ｊｕａｎ
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ＆Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｔｈｅ Ｈｏｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｏｗｌｏｏｎ，Ｈｏｎｇｋｏｎｇ ９９９０７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｇｒｏｕｐ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ．Ｔｈｅ ｔｗｉｎ－ｃｏｒｅ ｐｈｏ—