激光行业又一个重要技术解密！激光相干合成技术第二讲

偏振控制技术

为了提高合成效率，通常需要每个激光器的偏振方向相同。根据使用偏置控制的位置，可以分为两类：最终偏置控制和偏置预补偿。前者可以直接控制输出激光器，控制直接高效，灵活性高，但输出功率和带宽受限于偏置控制。

在光纤激光相干融合系统中，一般采用偏置光纤放大器进行功率放大，使激光器保持良好的偏置特性，达到良好的相干融合效果。但是，保偏器件价格昂贵，且保偏光纤的状态不稳定性等影响较大，性能难以提升。一种有效的方法是创建一个不保留偏置的放大器，并使用偏置控制器在放大器的前端进行偏置预补偿，从而提高线性偏振激光器的输出功率。诺斯罗普·格鲁曼公司、国防科技大学、中国工程物理研究院等利用这种方法制造了千瓦功率的窄线宽线偏振激光器，并测试了将该技术用于相干聚变系统的可行性。

光学街道监控技术

每个激光器之间的光程差会导致群延迟效应、时域误差和非线性相移误差，从而降低相干合成的效率。随着线路宽度的增加，对光导系统精度的要求也随之提高。通常是高精度的光路控制器，如B.光纤动态延迟线、高精度压电空间开关。精密陶瓷和玻璃纤维覆盖层用于创建非常适合合成效果的高精度光学道路控制。

高级像差控制技术

在高功率激光系统中，从波导到自由空间的高阶状态和组件也会引入许多高阶像差，从而导致光束质量差。因此，有必要引入高阶像差控制技术。 .

由于模态体积可能增加功率，近年来也发表了许多关于纯产生高阶模态激光器的报告。以光纤激光器为例，通过光栅模式选择和其他技术也已经制造了数百瓦的高态激光器。

孔隙填充技术

为了提高光栅光束的远场光斑能量集中度，通常需要使用合束器来提高光栅光束的占空比。技术方案分为两类：共享端口综合和公共端口综合。

分裂孔径合成通过压缩阵列光束的占空比来降低阵列光束最远点处的侧环之间的能量比。关键技术包括直接准直器拼接、远光束组合器、空间路径拼接和微透镜阵列。

共孔径合成的关键是保持每颗激光在近场和远场对准，减少聚变过程中的能量损失，提高聚变效率。主要方法包括MZ干涉仪、自动成像光波导、相干偏振合成和衍射光学元件（DOE）。

近年来，直接准直器耦合、微透镜阵列、衍射光学和相干偏振合成已成为增加通道数和功率的流行方法。

具有前景应用的顺序合成

相干聚变后的激光系统具有更好的光束质量、更高的功率，甚至还有更复杂有趣的光场条件，正逐渐用于非线性变频、雷达和参考星，

1）故障频率切换

非线性频率传输技术是一种典型的技术装置，用于在紫外线、可见光、中红外线等范围内产生强大的激光束。 复合合成技术是解决传输系统非频率光泵问题的重要技术手段。

2) 雷达和星导

光纤激光器具有温度控制和设计紧凑的优点，是传输钠极和光束等光的理想选择。但钠导星、协同雷达等由于激光线较窄，单根光纤的潜力受布里渊散射等非线性效应的限制，一般难以满足激光应用的需要。最近，研究人员通过使用相干合成技术扩大了光纤激光器在这些领域的使用。

3) 巩固光场

近年来，随着激光技术的飞速发展，提出了具有特定空间分布的结构光场，如幅度、相位、偏振态和相干结构。激光技术的范围。采用。例如，通过调节光场的空间分布，可以产生具有螺旋振荡结构的涡旋射线和轨道角动量（OAM）的矢量射线；自加速和自聚焦等

有组织的光系统是理解结构光场的重要方法：近年来开发了一个重要的系列：涡流、贝塞尔-高斯光束、乘客光束和涡流等。大气。出现症状。

5）优秀的科学教育

强大的激光系统为人们提供了不同寻常的手段和极端的物理条件，大规模的激光技术已成为科技进步的重要标志。大型科学设备侧重于相干激光熔化技术。

由诺贝尔奖获得者物理学家摩尔领导的国际凝聚力增强计划（ICAN）将研究数万个超短脉冲的协同合成，为新一代粒子加速器的使用提供驱动力。粒子束的产生、医疗、核能、从空中和太空中清除碎片等，都在激光的影响中发挥着重要作用。由于资金限制，XCAN 由 École Polytechnique 开发，并且对 61 通道激光融合技术进行了预测试。

4) 激光通讯

激光胶带具有高频短波长以及宽带载频、导向性好、抗电磁干扰强等优点，应用范围广泛。然而，中科院光电技术研究所研制的7元晶格仪器便于激光传输，但在湍流大气中也存在深度衰减和传感性能问题，需要多次检测，包括孔洞。大气湍流的影响。还需要高精度的发射系统，应配备激光发射系统。一种有效的技术方法是使用相干复合射流的匹配辐射。

国内外相干合成技术发展现状

随着近年来合成的激光模块性能的提高和相干融合技术的发展，相干激光融合领域已经实现了12个高速10.4 kW光纤激光通道和107个激光器通过107个集成通道与光纤互连。比典型的标志性顶级戏剧更大的元素。目前，国内外相干合成设备与连续波光纤激光相干合成技术发展水平具有可比性；超短脉冲激光器、半导体激光器、固态激光器的相干合成，国外指标和系统指标还存在一定差异。连续相干合成技术引入了以下开发组件：

01 全电合成固态激光器不断向更高功率、更高效率、更轻重量、更小尺寸发展；

02 相干融合技术在光栅元件数量和单通道激光器性能方面不断提升系统性能，可扩展到任意放大介质和任意波长范围（可见光、中红外甚至太赫兹）的激光器。从而提高不同类型激光系统的整体性能；

03 随着信息技术和计算能力的飞速发展，在相位控制、倾斜控制等技术中引入了人工智能相关技术，进行相干合成，将控制性能提高一个数量级，并且速度和精度都很高。大型多参数晶格的元素成为可能，这逐渐使激光相控阵成为现实。

近几十年来，高功率连续激光器已成为现代制造中的常用工具，涵盖了焊接、涂层、表面处理、硬化、锡焊、切割、3D 打印和增材制造等应用。现代工业发展很大。消息。然而，对处理铜和金等高反射材料的需求不断增加，这对激光焊接提出了新的要求。为有效满足高反射金属加工的市场需求，研发高倍率蓝色激光半导体逐渐成为国内外激光技术竞争的新焦点。

高亮度，顾名思义，就是激光的高亮度。这种激光器具有强高抗反射、高稳定性和显着提高加工效率的优点。业界，越来越多的设备制造商和用户对其感兴趣和喜欢。

清光，顾名思义，就是纯净、纯净的光，没有杂质。从技术参数——光谱信噪比——光信号强度和其他波长光的衰减系数可以理解。目前，受激拉曼散射和状态不稳定性是限制光纤激光器生产率和可靠性增长的主要因素。必须检查从无与伦比的光束组合中获得的 10,000 W 功率的受激拉曼散射。提高光谱信噪比有助于提高激光器的可靠性和应用加工的稳定性，也可以对器件的稳定性做一个公正的处理。