光纤激光阵列高速控制技术研究
发布时间：2020-12-22 16:39
光纤激光器是一种泵浦效率高、散热好、光束质量好、结构紧凑的固体激光器,被广泛应用于激光的能量传输以及信息传输。在这些领域中,模块化拼接结构的光纤激光阵列能够实现高功率、高光束质量的激光能量输出,也能够保证稳定、高效的空间光至光纤自适应耦合,是未来高能激光以及激光通信系统的重要研究对象。近年来,随着以自适应光纤准直器（AFOC）为代表的新型自适应光学像差校正器件研制成功,光纤激光阵列的应用场景进一步拓展,逐渐具备了应对实际大气湍流扰动的能力。实现光纤激光阵列的高速控制,在高能激光领域中意味着更远的大气传输距离、更高的合成光束能量,在激光通信领域中意味着更低的通信误码率。然而,受限于AFOC器件的谐振以及响应延时现象,阵列的控制带宽会受到一定限制。除此之外,随着阵列控制规模的不断发展（未来将达到百路以上）,使得实时算法控制器的设计变得非常困难。本文将针对光纤激光阵列中这两个关键问题—被控器件AFOC的高带宽控制以及多通道高速实时算法控制器的设计展开研究。主要研究内容分为五个部分:第一部分,分析了光纤激光阵列的控制带宽。针对阵列中的控制算法—随机并行梯度下降（SPGD）算法进行了公式推导,分...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
由AFOC组成的光纤激光阵列原理图
光纤激光阵列高速控制技术研究光纤内能量进行探测，并将其转换后送至控制平子孔径内的光纤端面在透镜焦平面内的位置，搜径聚焦光斑的自适应跟踪[61, 62]。多口径接收阵列优势在于每个接收子孔径的尺生波前低阶像差，结合快速高精度的光纤端面定现有效补偿。除此之外，这种模块化拼接的阵列更高的可靠性[63]。然而在实际通信中，这种结构的信号光合并到同一根通信光纤中[64]，难度较等人在仿真中反映出，当 D/r０＜４（其中 D 为时，仅校正波前整体倾斜即可显著提高单模光径的光纤自适应耦合技术首先在工程中得到了
)电子科技大学研制[68]；(b)中科院上海光机所研制 principle of the adaptive SMF coupling system beveloped by UESTC[68]; (b) Developed by SIOM. C子科技大学对该技术进行了细致的理论分人提出了基于 FSM 的自适应耦合方案。使能量，配合五点跟踪算法，实现了 48%的 R. Zhang 等人也提出了类似的方案。使e Detector, PSD）进行误差探测，同时配合中科院上海光机所高建秋等提出了基于两 FSM 控制空间光束旋转进行误差探测，另装置闭环后光纤耦合效率提高了 6.5 %[69]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]光纤激光相干合成研究进展[J]. 耿超,杨燕,李枫,黄冠,李新阳. 光电工程. 2018(03)
[3]自适应光学技术在星地激光通信地面站上的应用[J]. 芮道满,刘超,陈莫,鲜浩. 光电工程. 2018(03)
[4]基于光纤自适应操控的激光相控阵技术研究进展(特邀)[J]. 耿超,李枫,黄冠,杨燕,刘家盈,李新阳. 红外与激光工程. 2018(01)
[5]基于激光章动的空间光到单模光纤的耦合方法[J]. 高建秋,孙建锋,李佳蔚,朱韧,侯培培,陈卫标. 中国激光. 2016(08)
[6]抑制光束抖动的压电倾斜镜高带宽控制[J]. 凡木文,黄林海,李梅,饶长辉. 物理学报. 2016(02)
[7]基于SPGD算法的自适应光纤耦合器阵列技术研究[J]. 李枫,耿超,李新阳,罗文,邱琪. 红外与激光工程. 2015(07)
[8]两路120 W固体激光高光束质量相干合成[J]. 颜宏,叶一东,高清松,李国会,周唐建,潘旭东,廖原,张卫. 强激光与粒子束. 2014(08)
[9]Experimental demonstration of single-mode fiber coupling using adaptive fiber coupler[J]. 罗文,耿超,武云云,谭毅,罗奇,刘红梅,李新阳. Chinese Physics B. 2014(01)
[10]基于随机并行梯度下降算法的自适应光学系统带宽[J]. 陈波,李新阳. 激光与光电子学进展. 2013(03)
博士论文
[1]自适应光学系统光束抖动控制技术研究[D]. 杨康建.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[2]自适应光学系统中鲁棒控制技术研究[D]. 宋定安.电子科技大学 2018
[3]自适应光纤激光阵列的大气传输全程像差控制技术[D]. 李枫.电子科技大学 2017
[4]自适应光学优化控制技术研究[D]. 罗奇.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[5]基于SPGD的无波前探测自适应光学技术研究[D]. 宋阳.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[6]板条固体激光和光纤激光的相干合成技术研究[D]. 谭毅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[7]激光相控阵中的优化式自适应光学研究[D]. 王小林.国防科学技术大学 2011
[8]随机并行梯度下降自适应光学技术在光束净化中的应用[D]. 王三宏.国防科学技术大学 2009
[9]采用光纤耦合及光放大接收的星地光通信系统及关键技术[D]. 向劲松.电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于SPGD硬件控制平台的光纤激光相干合成系统性能优化研究[D]. 刘红梅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]基于自适应光纤耦合器的单模光纤耦合技术研究[D]. 罗文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]基于FPGA的SPGD自适应光学控制平台研究[D]. 张超.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[4]目标在回路自适应光学系统研究[D]. 陶汝茂.国防科学技术大学 2011
[5]基于Vxworks实时操作系统与多路DSP伺服网络通讯系统研究[D]. 陈俊青.浙江大学 2008
本文编号：2932075
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
由AFOC组成的光纤激光阵列原理图
光纤激光阵列高速控制技术研究光纤内能量进行探测，并将其转换后送至控制平子孔径内的光纤端面在透镜焦平面内的位置，搜径聚焦光斑的自适应跟踪[61, 62]。多口径接收阵列优势在于每个接收子孔径的尺生波前低阶像差，结合快速高精度的光纤端面定现有效补偿。除此之外，这种模块化拼接的阵列更高的可靠性[63]。然而在实际通信中，这种结构的信号光合并到同一根通信光纤中[64]，难度较等人在仿真中反映出，当 D/r０＜４（其中 D 为时，仅校正波前整体倾斜即可显著提高单模光径的光纤自适应耦合技术首先在工程中得到了
)电子科技大学研制[68]；(b)中科院上海光机所研制 principle of the adaptive SMF coupling system beveloped by UESTC[68]; (b) Developed by SIOM. C子科技大学对该技术进行了细致的理论分人提出了基于 FSM 的自适应耦合方案。使能量，配合五点跟踪算法，实现了 48%的 R. Zhang 等人也提出了类似的方案。使e Detector, PSD）进行误差探测，同时配合中科院上海光机所高建秋等提出了基于两 FSM 控制空间光束旋转进行误差探测，另装置闭环后光纤耦合效率提高了 6.5 %[69]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]光纤激光相干合成研究进展[J]. 耿超,杨燕,李枫,黄冠,李新阳. 光电工程. 2018(03)
[3]自适应光学技术在星地激光通信地面站上的应用[J]. 芮道满,刘超,陈莫,鲜浩. 光电工程. 2018(03)
[4]基于光纤自适应操控的激光相控阵技术研究进展(特邀)[J]. 耿超,李枫,黄冠,杨燕,刘家盈,李新阳. 红外与激光工程. 2018(01)
[5]基于激光章动的空间光到单模光纤的耦合方法[J]. 高建秋,孙建锋,李佳蔚,朱韧,侯培培,陈卫标. 中国激光. 2016(08)
[6]抑制光束抖动的压电倾斜镜高带宽控制[J]. 凡木文,黄林海,李梅,饶长辉. 物理学报. 2016(02)
[7]基于SPGD算法的自适应光纤耦合器阵列技术研究[J]. 李枫,耿超,李新阳,罗文,邱琪. 红外与激光工程. 2015(07)
[8]两路120 W固体激光高光束质量相干合成[J]. 颜宏,叶一东,高清松,李国会,周唐建,潘旭东,廖原,张卫. 强激光与粒子束. 2014(08)
[9]Experimental demonstration of single-mode fiber coupling using adaptive fiber coupler[J]. 罗文,耿超,武云云,谭毅,罗奇,刘红梅,李新阳. Chinese Physics B. 2014(01)
[10]基于随机并行梯度下降算法的自适应光学系统带宽[J]. 陈波,李新阳. 激光与光电子学进展. 2013(03)
博士论文
[1]自适应光学系统光束抖动控制技术研究[D]. 杨康建.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[2]自适应光学系统中鲁棒控制技术研究[D]. 宋定安.电子科技大学 2018
[3]自适应光纤激光阵列的大气传输全程像差控制技术[D]. 李枫.电子科技大学 2017
[4]自适应光学优化控制技术研究[D]. 罗奇.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[5]基于SPGD的无波前探测自适应光学技术研究[D]. 宋阳.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[6]板条固体激光和光纤激光的相干合成技术研究[D]. 谭毅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[7]激光相控阵中的优化式自适应光学研究[D]. 王小林.国防科学技术大学 2011
[8]随机并行梯度下降自适应光学技术在光束净化中的应用[D]. 王三宏.国防科学技术大学 2009
[9]采用光纤耦合及光放大接收的星地光通信系统及关键技术[D]. 向劲松.电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于SPGD硬件控制平台的光纤激光相干合成系统性能优化研究[D]. 刘红梅.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]基于自适应光纤耦合器的单模光纤耦合技术研究[D]. 罗文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]基于FPGA的SPGD自适应光学控制平台研究[D]. 张超.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[4]目标在回路自适应光学系统研究[D]. 陶汝茂.国防科学技术大学 2011
[5]基于Vxworks实时操作系统与多路DSP伺服网络通讯系统研究[D]. 陈俊青.浙江大学 2008
本文编号：2932075
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