無錫光谷光電科技有限公司

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光纖激光器的出現(xiàn)使得相干合成技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。其原因除了光纖激光器本身的獨(dú)特優(yōu)勢、緊湊的結(jié)構(gòu)特別適合于相干合成和百千瓦戰(zhàn)術(shù)使用的需求外，光纖通信商業(yè)推廣過程中配套產(chǎn)生的幾種器件(即光纖熔錐耦合器、多芯光纖、帶尾纖的相位調(diào)制器與聲光移頻器等)起到了至關(guān)重要的作用。光纖熔錐耦合器、多芯光纖使得基于激光能量注入耦合和倏逝波耦合的被動相位控制十分便利，帶尾纖的相位調(diào)制器與聲光移頻器使得主動相位控制能夠具備兆赫茲量級的控制帶寬，可以用于控制大功率條件下的相位起伏，實(shí)現(xiàn)鎖相輸出。
研究人員在探索和實(shí)踐中不斷推陳出新，提出了不同機(jī)理、不同類型的相干合成實(shí)現(xiàn)方式并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相干合成技術(shù)以前所未有的速度取得了一系列突破性進(jìn)展。2003年，美國NorthropGrumman公司和麻省理工學(xué)院的J.Anderegg等實(shí)現(xiàn)了4路瓦量級和2路十瓦量級光纖激光相干合成。2004年，HRL實(shí)驗(yàn)室的H.Bruesselbach等實(shí)現(xiàn)了7路瓦量級光纖激光相干合成。2006年，NorthropGrumman公司和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室的J.Anderegg等實(shí)現(xiàn)了4路百瓦量級和9路十瓦量級光纖激光相干合成。2006年，NorthropGrumman公司的G.D.Goodno等以光纖激光作為種子源，利用LiNbO3相位調(diào)制器進(jìn)行主動相位控制實(shí)現(xiàn)了2路萬瓦級板條放大器的相干合成，輸出功率為19kW。2008年通過技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了2路萬瓦級板條放大器相干合成，輸出功率達(dá)到30kW。2009年3月，NorthropGrumman公司的J.Marmo等以光纖激光作為種子源，利用LiNbO3相位調(diào)制器進(jìn)行主動相位控制實(shí)現(xiàn)了4路和7路萬瓦級板條放大器的相干合成，輸出功率為63kW和105.5kW。
研究人員花費(fèi)6年左右的時間實(shí)現(xiàn)了從瓦量級到十萬瓦量級質(zhì)的飛躍，這在相干合成乃至高能激光發(fā)展史上都具有里程碑式的重要意義。與此同時，國內(nèi)外研究人員也在不斷地歸納總結(jié)這些相干合成實(shí)現(xiàn)方式，形成了大量綜述性文章和報(bào)道，為后續(xù)人員的研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
值得注意的是，盡管光纖激光相干合成的技術(shù)方案很多，但目前獲得百瓦級以上高功率輸出的大都由主動相位控制多路MOPA結(jié)構(gòu)光纖放大器相干合成的方案實(shí)現(xiàn)。NorthropGrumman公司J.Anderegg等對4路百瓦級光纖放大器進(jìn)行相干合成獲得了470W的總功率輸出；美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室T.M.Shay等對5路百瓦級光纖放大器進(jìn)行相干合成獲得了725W的總功率輸出。截至目前，僅用光纖激光作為單元模塊進(jìn)行相干合成獲得的總輸出功率依然沒有突破千瓦級，其根本原因在于：研究人員普遍認(rèn)為主動相位控制相干合成要求各路單元光束單頻、線偏振輸出，而受限于SBS等因素的影響，單頻摻鐿光纖放大器的輸出功率多年來一直未突破500W，摻銩單頻光纖激光。因此，根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展水平及單頻單模激光的功率極限，如僅以單頻線偏振光纖放大器作為組成模塊構(gòu)建百千瓦級高能激光系統(tǒng)，需要對多路激光進(jìn)行合成，無疑大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了對控制系統(tǒng)的技術(shù)需求。為實(shí)現(xiàn)用光纖激光作為單元模塊進(jìn)行相干合成獲得百千瓦級高能激光輸出的目標(biāo)，近兩年來，研究人員將工作重點(diǎn)放在提升單鏈可相干合成的光纖激光模塊和相干合成控制系統(tǒng)性能上。

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