光纤激光相控阵相干合成技术研究进展

主要介绍了近年来光纤激光相控阵相干合成技术的发展现状,总结了中国科学院光电技术研究所在这方面的最新研究成果,包括基于振幅调制的光纤激光相控阵相干合成能力优化、光纤激光相控阵实现收发一体相干合成、光纤激光相控阵的目标在回路相干合成、光纤激光相控阵在大气湍流下实现耦合接收光束的共相合束、基于多孔径波前探测的相干合成方法、基于自适应光纤准直器和微透镜阵列的光束大角度高精度连续寻址扫描等。以上研究工作将促进光纤激光相控阵技术朝向更多单元、更高功率、更远距离等方向演进,并推动其与激光大气传输、空间激光通信、自适应光学等理论和应用的结合与发展。

基于光纤自适应操控的激光相控阵技术研究进展(特邀)

当前,基于多光束相干合成的激光相控阵技术面临着实际湍流环境下远距离传输的应用需求和挑战,需同时校正系统内部光源噪声和外部动态湍流像差,并解决远距离传输光延迟和系统规模增大导致的有效带宽急剧下降的问题。现有的技术手段如目标在回路技术和延迟SPGD算法无法应对湍流带来的动态倾斜像差,而这一点对在远场目标处获得高质量相干合成光束至关重要。文中介绍了中国科学院光电技术研究所在多孔径激光传输控制技术上的最新研究进展,新技术实现了对光纤阵列激光出射光束倾斜像差的并行和高效校正,并提出了基于主动波前测量的光纤激光阵列外部像差预补偿校正的方法,为光纤激光相控阵技术的实际大气传输应用打下基础。

基于线缺陷声子晶体的声波导设计

在含缺陷的声子晶体中,缺陷模的声波能量被局限在缺陷处,据此设计了由花岗岩柱体按周期排列在空气中形成的二维线缺陷声子晶体型声波导.采用平面波展开法数值模拟了该模型的能带结构,确定最佳的排列形式以及缺陷能带的频率范围.测量了透过声子晶体的声压强,确定缺陷能带.实验结果证实线缺陷声子晶体对缺陷模具有明显的声波导作用.

空间分集信号间光程同步和共相合成方法研究

受限于空间传输相差、光学器件误差、光纤长度不一致、外界环境干扰等因素,空间分集信号间不可避免地存在光程差和相位差,极大地影响了光学合成的效果。提出利用光纤延迟线补偿光程差,确保信息间的时域同步;通过光纤相位调制器校正相位差,实现分集信号的共相合成。搭建基于两通道的基础模块传输速率为10 Gbit/s的分集信号光学合成实验系统,结果表明,当实施光程补偿和共相控制之后,通信误码率稳定为零。此外,还探究了分集信号间光程时域同步的容差范围,对于非归零脉冲信号,信号间允许的最大光程差约为比特周期长度的70%。进一步地,完成了四路分集信号的光学合成通信实验,亦实现零误码,证明该方法的可扩展性。

57孔径光纤激光相控阵自适应光学系统实现经2km大气传输的目标在回路相干合成

当前,光纤相控阵体制的激光相干合成技术在合成路数和合成功率方面都取得了突破,根据公开文献报道,最多合成路数和最高合成功率已分别达到107路和20 kW。但是,该技术离实际的激光传输应用还有一定差距,必须要解决等效大口径问题、共形发射问题、湍流补偿问题以及实现轻量化和低成本的问题。光纤激光相控阵自适应光学(AO)系统通过对子孔径波前活塞和倾斜相位的主动操控和闭环补偿有望解决以上问题,实现阵列激光的高效传输及其在目标处的相干合成,是近期该领域的研究热点。