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Numerical and experimental study on coherent beam combining of fibre amplifiers using simulated annealing algorithm
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作者 周朴 马阎星 +3 位作者 王小林 马浩统 许晓军 刘泽金 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第2期280-289,共10页
We present the numerical and experimental study on the coherent beam combining of fibre amplifiers by means of simulated annealing (SA) algorithm. The feasibility is validated by the Monte Carlo simulation of correc... We present the numerical and experimental study on the coherent beam combining of fibre amplifiers by means of simulated annealing (SA) algorithm. The feasibility is validated by the Monte Carlo simulation of correcting static phase distortion using SA algorithm. The performance of SA algorithm under time-varying phase noise is numerically studied by dynamic simulation. It is revealed that the influence of phase noise on the performance of SA algorithm gets stronger with an increase in amplitude or frequency of phase noise; and the laser array that contains more lasers will be more affected from phase noise. The performance of SA algorithm for coherent beam combining is also compared with a widely used stochastic optimization algorithm, i.e., the stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm. In a proof-of-concept experiment we demonstrate the coherent beam combining of two 1083~nm fibre amplifiers with a total output power of 12~W and 93% combining efficiency. The contrast of the far-field coherently combined beam profiles is calculated to be as high as 95%. 展开更多
关键词 coherent beam combining simulated annealing laser array stochastic parallel gradient descent
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Internal phase control of fiber laser array based on photodetector array
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作者 靳凯凯 龙金虎 +5 位作者 常洪祥 粟荣涛 张嘉怡 陈思雨 马阎星 周朴 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期320-326,共7页
Coherent beam combining(CBC) of fiber laser array is a promising technique to realize high output power while maintaining near diffraction-limited beam quality. To implement CBC, an appropriate phase control feedback ... Coherent beam combining(CBC) of fiber laser array is a promising technique to realize high output power while maintaining near diffraction-limited beam quality. To implement CBC, an appropriate phase control feedback structure should be established to realize phase-locking. In this paper, an innovative internal active phase control CBC fiber laser array based on photodetector array is proposed. The dynamic phase noises of the laser amplifiers are compensated before being emitted into free space. And the static phase difference compensation of emitting laser array is realized by interference measurement based on photodetector array. The principle of the technique is illustrated and corresponding simulations are carried out, and a CBC system with four laser channels is built to verify the technique. When the phase controllers are turned on, the phase deviation of the laser array is less than λ/20, and ~ 95% fringe contrast of the irradiation distribution is obtained. The technique proposed in this paper could provide a reference for the system design of a massive high-power CBC system. 展开更多
关键词 fiber laser laser array coherent beam combining internal phase control
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大规模激光相干合成主动相位控制技术研究进展
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作者 周宏冰 张昊宇 +10 位作者 李敏 冯曦 谢亮华 刘玙 楚秋慧 闫玥芳 陶汝茂 林宏奂 王建军 颜立新 景峰 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-23,共23页
大规模激光相干合成是突破单口径激光特性极限、获得超高峰值/平均功率、超大脉冲能量、超高空/谱亮度等极端特性激光的有效技术路径之一,而大规模激光相干合成的关键是主动相位控制。主动相位控制技术可以对各路光束相位进行主动控制,... 大规模激光相干合成是突破单口径激光特性极限、获得超高峰值/平均功率、超大脉冲能量、超高空/谱亮度等极端特性激光的有效技术路径之一,而大规模激光相干合成的关键是主动相位控制。主动相位控制技术可以对各路光束相位进行主动控制,补偿相位噪声引起的相干特性退化、合成效率下降,获得高品质的合成激光。自相干合成技术提出以来,研究人员开发了多种主动相位控制方法用于相干合成相位校正,其中适用于大规模激光相干合成的主动相位控制方法也得到了飞速发展。系统梳理了大规模激光相干合成的主动相位控制方法,深入分析了不同方法的原理、特点、适用场景和扩展能力,介绍了不同方法取得的相干合成研究最新进展及标志性成果,报道了19通道闭环上升时间仅6μs的相干合成锁相控制突破性结果,最后总结和展望了主动相位控制方法的发展趋势。 展开更多
关键词 相干合成 主动相位控制 多抖动 随机并行梯度下降 机器学习
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High-power mode-programmable orbital angular momentum beam emitter with an internally sensed optical phased array
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作者 龙金虎 邓宇 +7 位作者 高志强 常洪祥 常琦 马阎星 吴坚 粟荣涛 马鹏飞 周朴 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期120-127,共8页
The high-power mode-programmable orbital angular momentum(OAM)beam has attracted significant attention in a wide range of applications,such as long-distance optical communication,nonlinear frequency conversion,and bea... The high-power mode-programmable orbital angular momentum(OAM)beam has attracted significant attention in a wide range of applications,such as long-distance optical communication,nonlinear frequency conversion,and beam shaping.Coherent beam combining(CBC)of an optical phased array(OPA)can offer a promising solution for both generating the high-power OAM beam and rapidly switching the OAM modes.However,achieving real-time phase noise locking and formation of desired phase structures in a high-power CBC system faces significant challenges.Here,an internal phase-sensing technique was utilized to generate the high-power OAM beam,which effectively mitigated thermal effects and eliminated the need for large optical devices.An OPA with six elements was employed for experimental demonstration.The first effective generation of over 1.5 kW mode-programmable OAM beam in a continuous-wave domain was presented.Moreover,the results demonstrated that the generated OAM beam could be modulated with multiple dimensions.The topological charge can be switched in real time from-1 to-2.Notably,this OAM beam emitter could function as an OAM beam copier by easily transforming a single OAM beam into an OAM beam array.More importantly,a comprehensive analysis was conducted on power scaling,mode switching speed,and expansion of OAM modes.Additionally,the system’s compact design enabled it to function as a packageable OAM beam emitter.Owing to the advantages of having high power and programmable modes with multiple dimension modulation in phase structures and intensity distribution,this work can pave the way for producing high-power structured light beams and advancing their applications. 展开更多
关键词 orbital angular momentum optical vortex optical phased array coherent beam combining
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模拟退火算法光纤放大器相干合成 被引量:9
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作者 周朴 马阎星 +3 位作者 王小林 马浩统 许晓军 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期973-977,共5页
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... 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80%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。 展开更多
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
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多波长主动式相干合成中光程差对合成效果的影响
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作者 韩凯 许晓军 +2 位作者 周朴 马阎星 王小林 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期28-32,59,共6页
为了对多波长激光主动式相干合成做出初步的理论描述,揭示影响合成效果的关键因素,根据相干合成的基本原理,建立了计算模型。并以9波长7路相干合成系统为实例,仿真计算了光程差取不同值的情况下,各频率成分的合成效果和总体合成效果。... 为了对多波长激光主动式相干合成做出初步的理论描述,揭示影响合成效果的关键因素,根据相干合成的基本原理,建立了计算模型。并以9波长7路相干合成系统为实例,仿真计算了光程差取不同值的情况下,各频率成分的合成效果和总体合成效果。当各路间存在较大的光程差时,只有中心频率成分实现了相干相长,其他频率成分处于"混乱"状态,总体合成效果退化到接近非相干合成的状态;各路间的光程差减小后,实现相干相长的频率成分增多,总体合成效果得到改善。在多波长主动式相干合成中光程差是影响合成效果的重要因素,要实现好的合成效果需先将光程差控制在较小的范围内,再进行锁相控制。 展开更多
关键词 光纤激光 多波长主动式相干合成 光程差
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空间光通信激光相干组束技术研究
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作者 李沼云 覃波 +4 位作者 付益 张昕 覃良标 黄芳 张明宇 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2015年第4期30-35,共6页
介绍多种在输出功率得以提高的同时保持好的光束质量的激光相干组束技术原理.综合分析并评述激光相干组束技术研究状况,对主动相位控制和被动相位控制两种技术方案进行比较,基于主振荡放大的主动相位控制方案可以获得接近衍射极限、稳... 介绍多种在输出功率得以提高的同时保持好的光束质量的激光相干组束技术原理.综合分析并评述激光相干组束技术研究状况,对主动相位控制和被动相位控制两种技术方案进行比较,基于主振荡放大的主动相位控制方案可以获得接近衍射极限、稳定、远场高亮度的光束,可为构建高效、可靠的长距离、高速率空间光通信系统提供技术支撑,对认识激光相干组束技术的发展趋势,研究空间激光通信系统具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 空间光通信 激光相干组束 主动相位控制 被动相位控制
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DARPA为激光武器反无人机分层防御开发模块化高效激光技术
8
作者 伍尚慧 曹秋生 董光焰 《电光系统》 2022年第4期1-4,共4页
随着近年来无人机在战场上频繁现身和出色表现,无人机所造成的威胁正日趋加大,美国为了快速形成反无人机装备能力的领先优势,正在大力发展反无人机装备技术研发。2022年DARPA发布“模块化高效激光技术”(MELT)项目五年计划征集公告,旨... 随着近年来无人机在战场上频繁现身和出色表现,无人机所造成的威胁正日趋加大,美国为了快速形成反无人机装备能力的领先优势,正在大力发展反无人机装备技术研发。2022年DARPA发布“模块化高效激光技术”(MELT)项目五年计划征集公告,旨在开发具有出色光束质量的紧凑型、可扩展的主动相干光束合成半导体HEL源技术,该项目将把激光碟片集成至可扩展HEL光源的平面阵列中,可获得与当前HEL光源相媲美甚至更佳的光束质量,将成为低成本激光武器系统分层防御反无人机的新手段。 展开更多
关键词 模块化高效激光技术 模块化激光碟片 主动相干波束合成平面阵列 微透镜阵列 主动相控阵半导体激光技术
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相干合成中多抖动相位锁定算法 被引量:1
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作者 高恒 李炳霖 +1 位作者 杨依枫 何兵 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期109-117,共9页
分析了多抖动算法的工作原理,通过波动光学原理以2-11路相干合成系统作为数学模型进行仿真模拟,引入了动态噪声模型,以总合成光束的均方根相位误差作为评价函数,分析了不同阵列规模下的相干合成系统中噪声频率以及噪声振幅对系统相位锁... 分析了多抖动算法的工作原理,通过波动光学原理以2-11路相干合成系统作为数学模型进行仿真模拟,引入了动态噪声模型,以总合成光束的均方根相位误差作为评价函数,分析了不同阵列规模下的相干合成系统中噪声频率以及噪声振幅对系统相位锁定效果的影响,当噪声频率或噪声振幅过大,超出算法补偿相位噪声的能力时,便会锁相失败。证明了增益系数与调制振幅存在一个最优区间且只有处于该区间内时,才能快速完成锁相。引入有效控制带宽概念,用以直观评价多抖动算法的锁相性能,研究表明,有效控制带宽与采样频率、第一路调制频率成正比例,与噪声振幅成反比例,且随着阵列规模增大,有效控制带宽降低。 展开更多
关键词 相干合成 主动相位锁定 多抖动算法 光纤激光 均方根相位误差
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Coherent combining of a fiber laser array via cascaded internal phase control technique 被引量:2
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作者 龙金虎 张嘉怡 +8 位作者 常洪祥 常琦 邓宇 杨子鑫 吴坚 粟荣涛 马阎星 马鹏飞 周朴 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期55-59,共5页
We experimentally demonstrated a cascaded internal phase control technique.A laser array with 12 channels was divided into three sub-arrays and a stage array,and phases of the sub-arrays and the stage array were locke... We experimentally demonstrated a cascaded internal phase control technique.A laser array with 12 channels was divided into three sub-arrays and a stage array,and phases of the sub-arrays and the stage array were locked by four phase controllers based on the stochastic parallel gradient descent(SPGD)algorithm,respectively.In this way,the phases of the whole array were locked,and the visibility of the interference pattern of the whole emitted laser array in the far field was∼93%.In addition,the technique has the advantage of element expanding and can be further used in the high-power coherent beam combination(CBC)system due to its compact spatial structure. 展开更多
关键词 coherent beam combining laser array cascaded control internal phase control
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激光相干合成的研究进展 被引量:11
11
作者 刘泽金 侯静 +7 位作者 许晓军 冯莹 周朴 陈子伦 马阎星 王小林 雷兵 曹涧秋 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2773-2779,共7页
基于相干合成的新型高能激光体系结构是高能激光技术发展的重要方向。报道利用主动相位控制和自组织相干实现多路光纤放大器以及光纤-板条混合放大链路相干合成的最新实验结果。
关键词 高能激光系统 相干合成 主动相位控制 自组织
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主动相位控制光纤激光相干合成技术研究 被引量:6
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作者 周朴 粟荣涛 +12 位作者 马阎星 吴坚 马鹏飞 李灿 王小林 冷进勇 张雨秋 任帅 常洪祥 龙金虎 王涛 蒋敏 李俊 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期3-30,共28页
主动相位控制光纤激光相干合成是突破单束光纤激光功率极限,实现更高功率输出,同时保持高光束质量的有效技术途径。本文结合国内外研究进展,介绍近20年来课题组在相关领域取得的代表性成果,并对未来发展方向进行分析研判。
关键词 光纤激光 相干合成 主动相位控制
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光纤激光相干合成中倾斜波前控制的研究进展 被引量:2
13
作者 王雄 王小林 +2 位作者 周朴 许晓军 舒柏宏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第B06期1-9,共9页
相干合成是获得高功率、高光束质量激光输出的有效方法之一。在光纤激光相干合成中,各路激光的活塞相差、倾斜波前和光束拼接方式直接影响合成光束的质量。各个单元光束波前的倾斜误差对合成的效果有重要影响,因而倾斜波前控制具有重... 相干合成是获得高功率、高光束质量激光输出的有效方法之一。在光纤激光相干合成中,各路激光的活塞相差、倾斜波前和光束拼接方式直接影响合成光束的质量。各个单元光束波前的倾斜误差对合成的效果有重要影响,因而倾斜波前控制具有重要的意义。详细介绍了液晶空间光调制器、高速倾斜镜和光纤自适应准直器等常用的倾斜控制器件,对比目前用于倾斜波前控制的不同方案,分析了各方案的优缺点。并对光纤激光相干合成中倾斜波前主动控制的发展进行了总结和展望。 展开更多
关键词 光纤激光 相干合成 主动控制 倾斜波前 光束质量
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基于能动分块反射镜的七路激光阵列倾斜校正与相干合成实验研究 被引量:2
14
作者 郑轶 王晓华 +1 位作者 沈锋 李新阳 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期49-54,共6页
提出了一种基于能动分块反射镜(ASM)的激光阵列相位控制新方法,用以解决激光主振荡功率放大(MOPA)器相干合成技术中的空间光束倾斜校准与输出端相位调制两大关键问题。介绍了7单元能动分块反射镜实现空间光调制的原理,并采用该器件成功... 提出了一种基于能动分块反射镜(ASM)的激光阵列相位控制新方法,用以解决激光主振荡功率放大(MOPA)器相干合成技术中的空间光束倾斜校准与输出端相位调制两大关键问题。介绍了7单元能动分块反射镜实现空间光调制的原理,并采用该器件成功验证了7路光束合成的方案。实验采用六棱反射锥进行光束合成,并采用两套控制回路分别实现了倾斜与平移校正,获得了小于25μrad和λ/10的校正精度。闭环后,获得了主瓣占总功率31.73%的高质量相干耦合激光输出。 展开更多
关键词 激光光学 相干合成 能动分块反射镜 自适应光学 主振荡功率放大器
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延迟随机并行梯度下降算法用于相干合成中倾斜控制的数值模拟 被引量:1
15
作者 王雄 王小林 +2 位作者 周朴 许晓军 舒柏宏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期25-32,共8页
对延迟随机并行梯度下降(D-SPGD)算法在远距离相干合成中倾斜控制进行系统研究,并与传统的随机并行梯度下降(SPGD)算法进行对比。理论研究结果表明,该算法可以明显降低传输延时对控制带宽的限制,显著提高远距离系统倾斜控制的效... 对延迟随机并行梯度下降(D-SPGD)算法在远距离相干合成中倾斜控制进行系统研究,并与传统的随机并行梯度下降(SPGD)算法进行对比。理论研究结果表明,该算法可以明显降低传输延时对控制带宽的限制,显著提高远距离系统倾斜控制的效果,有望在远距离相干合成系统中得到实际应用。 展开更多
关键词 激光光学 相干合成 倾斜波前 延迟随机并行梯度下降算法 主动控制
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光纤激光主动偏振控制技术的原理与进展 被引量:5
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作者 尤阳 漆云凤 +3 位作者 何兵 沈辉 邹星星 刘美忠 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第10期1-13,共13页
光纤激光的主动偏振控制技术,可以在非保偏光纤中输出高消光比的激光。与保偏光纤激光器产生保偏激光相比,这种方法具有工艺简单、价格低廉的特点。本文主要介绍了主动偏振控制技术的基本原理,系统地阐述了近年来光纤激光主动偏振控制... 光纤激光的主动偏振控制技术,可以在非保偏光纤中输出高消光比的激光。与保偏光纤激光器产生保偏激光相比,这种方法具有工艺简单、价格低廉的特点。本文主要介绍了主动偏振控制技术的基本原理,系统地阐述了近年来光纤激光主动偏振控制技术在国内外的发展情况,归纳了主动偏振控制技术发展的大致趋势。对主动偏振控制和偏振相干合成的锁相算法进行了简单的整理,最后对其发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 激光技术 光纤激光器 主动偏振控制 锁相 相干合成 优化算法
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