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美國實現(xiàn)高功率光纖激光器相干耦合輸出

訊石光通訊網(wǎng)   發(fā)布時間:2008/12/29 10:51:11   編者:iccsz    
摘要：多個高功率光纖激光器組成的激光列陣具有實現(xiàn)幾 萬甚至幾十萬瓦的功率輸出的潛力，從而提供了意義十分重大的軍事用途。實際上，高功率光纖激光器作為激光武器在美國、德國等西方發(fā)達國家業(yè)已浮出水面，并 且都在緊鑼密鼓地測試實驗。在美國新墨西哥州Albuquerque市管制能量專業(yè)學(xué)會（DEPS）主辦的梅固體和半導(dǎo)體激光技術(shù)審驗室里，由來自 Northrop Grumman航空技術(shù)研究所的研究人員對由7個高功率光纖激光器組成的基于多個摻鐿保偏單模光纖放大器的激光器陣列示范了該所取得的 重大突破。這個單個輸出155W的光纖激光器曾經(jīng)是相干激光耦合的記錄，并且應(yīng)該能夠很快取得更大的突破。
    多個高功率光纖激光器組成的激光列陣具有實現(xiàn)幾 萬甚至幾十萬瓦的功率輸出的潛力，從而提供了意義十分重大的軍事用途。實際上，高功率光纖激光器作為激光武器在美國、德國等西方發(fā)達國家業(yè)已浮出水面，并 且都在緊鑼密鼓地測試實驗。在美國新墨西哥州Albuquerque市管制能量專業(yè)學(xué)會（DEPS）主辦的梅固體和半導(dǎo)體激光技術(shù)審驗室里，由來自 Northrop Grumman航空技術(shù)研究所的研究人員對由7個高功率光纖激光器組成的基于多個摻鐿保偏單模光纖放大器的激光器陣列示范了該所取得的 重大突破。這個單個輸出155W的光纖激光器曾經(jīng)是相干激光耦合的記錄，并且應(yīng)該能夠很快取得更大的突破。
 
    本次示范的前期工作得到了美國空軍的全 力支助，有美國國防部高能合作技術(shù)辦公室贊助，同時洛杉磯的Northrop Grumman也分擔(dān)了部分成本費用。該計劃有美國政府和軍方共同籌劃，致力于發(fā)展基于如固態(tài)板條式Nd:YAG激光器和光纖激光器等技術(shù)的軍事應(yīng)用。固態(tài)激光器已成為化學(xué)激光器在戰(zhàn)場上的優(yōu)秀備選方案，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈防御、軍艦護航、目標射擊和攻擊地面目標。而作為目前世界上最先進的固態(tài)激光器―光纖激光器具有無以倫比的獨特優(yōu)勢：更高的轉(zhuǎn)換效率、更簡單的射擊和后勤支持、優(yōu)秀的光束質(zhì)量及更大的散熱面積，從而成為現(xiàn)代激光武器的發(fā)展主流和未來戰(zhàn)場的無敵殺手。
 
    由Michael Wickham負責(zé)的 Northrop Grumman示范研究組研制了一個基于厚重平行原理設(shè)計的實現(xiàn)裝置。主振蕩期（MO）是一個帶有被調(diào)制的驅(qū)動電流的分布反饋激光器，該激光器能夠發(fā)出一束光譜極寬的激光來那些影響輸出功率的受激布里淵散射和四波混頻寄生的非線性效應(yīng)。主振蕩器發(fā)出的激光被分成8路：1路為參考臂，另外 7路為放大信號臂。
 
    參考臂在一個聲光布拉格晶格里產(chǎn)生了頻移，然后每個信號臂的采樣于參考光束進行干涉，產(chǎn)生一個外差拍狀跳動波形用來測量相對參考臂的相位。每個臂的相位均通過一個控制電壓調(diào)節(jié)成獨立的鈮酸鋰波導(dǎo)相位調(diào)節(jié)器。
 
    在功率放大器之前，兩套前置輸出3W以上的功率，然后通過光纖輸出端，泵浦光被注射到功率放大器中，最后每束信號輸出光被引導(dǎo)到一個輸出列陣和修正相位的棱鏡上。試驗中，只有一個信號臂的激光得到最優(yōu)化，達到輸出50W的最初設(shè)計目標。而整體上實際得到的155W功率只是由于受到了所能得到的光泵浦功率的限制。隨著更多單元激光器的加入，應(yīng)該不會出現(xiàn)修正性能下降。
 
    “我們將在今年夏天或秋天把所有的7個光纖激光器組件一起調(diào)好相 位”，該研究組的Jackie Gish主任如是說。他提到，研究組已經(jīng)完成了4個小功率光纖激光器的一起調(diào)相，實際上已經(jīng)不存在技術(shù)障礙已經(jīng)能確保成功完成該研究項目，并且在輸出總功率方面沒有真正上限。她們下一步工作將是如何巴整套裝置做得更小。
 
    這些光纖激光器是基于Nufern 公司的摻鐿保偏雙包層光纖研制出來的由David Machewirth領(lǐng)導(dǎo)的一個Nufern研究組也在該實驗室展示了他們的設(shè)計圖紙，略述了他們用于激光耦合的大模場光纖的基本設(shè)計結(jié)構(gòu)。該公司已經(jīng)開發(fā)出了“熊貓”型光纖，其數(shù)值功率小到0.06，包層吸收效率超過3dB/m(976nm波長)，斜坡效率達到77％。光纖的大模場和保偏特性是克服非線性效應(yīng)和實現(xiàn)激光高度耦合的至關(guān)重要的要求。（曾聰）
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文章標題:美國實現(xiàn)高功率光纖激光器相干耦合輸出
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