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激光行業又一個重要技術解密!激光相干合成技術第二講

發布:2022-03-28 11:43作者:www.yattendonparish.com點擊:875次

偏振控制技術
為了提高合成效率,通常需要每個激光器的偏振方向相同。根據使用偏置控制的位置,可以分為兩類:最終偏置控制和偏置預補償。前者可以直接控制輸出激光器,控制直接高效,靈活性高,但輸出功率和帶寬受限于偏置控制。
在光纖激光相干融合系統中,一般采用偏置光纖放大器進行功率放大,使激光器保持良好的偏置特性,達到良好的相干融合效果。但是,保偏器件價格昂貴,且保偏光纖的狀態不穩定性等影響較大,性能難以提升。一種有效的方法是創建一個不保留偏置的放大器,并使用偏置控制器在放大器的前端進行偏置預補償,從而提高線性偏振激光器的輸出功率。諾斯羅普·格魯曼公司、國防科技大學、中國工程物理研究院等利用這種方法制造了千瓦功率的窄線寬線偏振激光器,并測試了將該技術用于相干聚變系統的可行性。
光學街道監控技術
每個激光器之間的光程差會導致群延遲效應、時域誤差和非線性相移誤差,從而降低相干合成的效率。隨著線路寬度的增加,對光導系統精度的要求也隨之提高。通常是高精度的光路控制器,如B.光纖動態延遲線、高精度壓電空間開關。精密陶瓷和玻璃纖維覆蓋層用于創建非常適合合成效果的高精度光學道路控制。
高級像差控制技術
在高功率激光系統中,從波導到自由空間的高階狀態和組件也會引入許多高階像差,從而導致光束質量差。因此,有必要引入高階像差控制技術。 .
由于模態體積可能增加功率,近年來也發表了許多關于純產生高階模態激光器的報告。以光纖激光器為例,通過光柵模式選擇和其他技術也已經制造了數百瓦的高態激光器。
孔隙填充技術
為了提高光柵光束的遠場光斑能量集中度,通常需要使用合束器來提高光柵光束的占空比。技術方案分為兩類:共享端口綜合和公共端口綜合。
分裂孔徑合成通過壓縮陣列光束的占空比來降低陣列光束最遠點處的側環之間的能量比。關鍵技術包括直接準直器拼接、遠光束組合器、空間路徑拼接和微透鏡陣列。
共孔徑合成的關鍵是保持每顆激光在近場和遠場對準,減少聚變過程中的能量損失,提高聚變效率。主要方法包括MZ干涉儀、自動成像光波導、相干偏振合成和衍射光學元件(DOE)。
近年來,直接準直器耦合、微透鏡陣列、衍射光學和相干偏振合成已成為增加通道數和功率的流行方法。
具有前景應用的順序合成
相干聚變后的激光系統具有更好的光束質量、更高的功率,甚至還有更復雜有趣的光場條件,正逐漸用于非線性變頻、雷達和參考星,
1)故障頻率切換
非線性頻率傳輸技術是一種典型的技術裝置,用于在紫外線、可見光、中紅外線等范圍內產生強大的激光束。 復合合成技術是解決傳輸系統非頻率光泵問題的重要技術手段。
2) 雷達和星導
光纖激光器具有溫度控制和設計緊湊的優點,是傳輸鈉極和光束等光的理想選擇。但鈉導星、協同雷達等由于激光線較窄,單根光纖的潛力受布里淵散射等非線性效應的限制,一般難以滿足激光應用的需要。最近,研究人員通過使用相干合成技術擴大了光纖激光器在這些領域的使用。
3) 鞏固光場
近年來,隨著激光技術的飛速發展,提出了具有特定空間分布的結構光場,如幅度、相位、偏振態和相干結構。激光技術的范圍。采用。例如,通過調節光場的空間分布,可以產生具有螺旋振蕩結構的渦旋射線和軌道角動量(OAM)的矢量射線;自加速和自聚焦等
有組織的光系統是理解結構光場的重要方法:近年來開發了一個重要的系列:渦流、貝塞爾-高斯光束、乘客光束和渦流等。大氣。出現癥狀。
5)優秀的科學教育
強大的激光系統為人們提供了不同尋常的手段和極端的物理條件,大規模的激光技術已成為科技進步的重要標志。大型科學設備側重于相干激光熔化技術。
由諾貝爾獎獲得者物理學家摩爾領導的國際凝聚力增強計劃(ICAN)將研究數萬個超短脈沖的協同合成,為新一代粒子加速器的使用提供驅動力。粒子束的產生、醫療、核能、從空中和太空中清除碎片等,都在激光的影響中發揮著重要作用。由于資金限制,XCAN 由 école Polytechnique 開發,并且對 61 通道激光融合技術進行了預測試。
4) 激光通訊
激光膠帶具有高頻短波長以及寬帶載頻、導向性好、抗電磁干擾強等優點,應用范圍廣泛。然而,中科院光電技術研究所研制的7元晶格儀器便于激光傳輸,但在湍流大氣中也存在深度衰減和傳感性能問題,需要多次檢測,包括孔洞。大氣湍流的影響。還需要高精度的發射系統,應配備激光發射系統。一種有效的技術方法是使用相干復合射流的匹配輻射。
國內外相干合成技術發展現狀
隨著近年來合成的激光模塊性能的提高和相干融合技術的發展,相干激光融合領域已經實現了12個高速10.4 kW光纖激光通道和107個激光器通過107個集成通道與光纖互連。比典型的標志性頂級戲劇更大的元素。目前,國內外相干合成設備與連續波光纖激光相干合成技術發展水平具有可比性;超短脈沖激光器、半導體激光器、固態激光器的相干合成,國外指標和系統指標還存在一定差異。連續相干合成技術引入了以下開發組件:
01 全電合成固態激光器不斷向更高功率、更高效率、更輕重量、更小尺寸發展;
02 相干融合技術在光柵元件數量和單通道激光器性能方面不斷提升系統性能,可擴展到任意放大介質和任意波長范圍(可見光、中紅外甚至太赫茲)的激光器。從而提高不同類型激光系統的整體性能;
03 隨著信息技術和計算能力的飛速發展,在相位控制、傾斜控制等技術中引入了人工智能相關技術,進行相干合成,將控制性能提高一個數量級,并且速度和精度都很高。大型多參數晶格的元素成為可能,這逐漸使激光相控陣成為現實。
近幾十年來,高功率連續激光器已成為現代制造中的常用工具,涵蓋了焊接、涂層、表面處理、硬化、錫焊、切割、3D 打印和增材制造等應用?,F代工業發展很大。消息。然而,對處理銅和金等高反射材料的需求不斷增加,這對激光焊接提出了新的要求。為有效滿足高反射金屬加工的市場需求,研發高倍率藍色激光半導體逐漸成為國內外激光技術競爭的新焦點。
高亮度,顧名思義,就是激光的高亮度。這種激光器具有強高抗反射、高穩定性和顯著提高加工效率的優點。業界,越來越多的設備制造商和用戶對其感興趣和喜歡。
清光,顧名思義,就是純凈、純凈的光,沒有雜質。從技術參數——光譜信噪比——光信號強度和其他波長光的衰減系數可以理解。目前,受激拉曼散射和狀態不穩定性是限制光纖激光器生產率和可靠性增長的主要因素。必須檢查從無與倫比的光束組合中獲得的 10,000 W 功率的受激拉曼散射。提高光譜信噪比有助于提高激光器的可靠性和應用加工的穩定性,也可以對器件的穩定性做一個公正的處理。
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