相位控制残差对激光阵列合成的影响.pdf

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1、第29卷第5期光电技术应用Vo1．29．NO．52014年10月ELECTRO．OPTICTECHN0L0GYAPPLICATIONOctober，2014·激光技术·相位控制残差对激光阵列合成的影响胡奇琪，黄智蒙，骆永全，张大勇(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900)摘要：在激光阵列相干合成中，由于相位噪声的影响和相位控制系统带宽的限制，相位控制残差无法避免。文中从理论上推导了存在相位残差时激光阵列相干合成中远场光强分布，并结合光束传输因子BPF(beampropagationf

2、actor1作为合成效果的评价标准，分析了相位残差对相干合成的影响。关键词：激光阵列；相位残差；相干合成；数值模拟中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1673．1255(2014)．05—0023—03InfluenceonLaserArrayCombinationfromResidualPhaseErrorHUQi-qi，HUANGZhi—meng，LUOYong—quan，ZHANGDa—yong(InstituteofFluidPhysics,ChinaAcademyofEngine

3、eringPhysics，Mianyang621900,ChinaJAbstract：Inlaserarraycoherentcombination，residualphaseerrorisunavoidablefortheinfluenceofphasenoiseandthelimitofphasecontrolsystembandwidth．Thefar—fieldintensitydistributionwithresidualphaseerrorinlaserarraycoherentcom

4、binationisdeducedontheory．Takingbeampropagationfactor(BPF)astheassessmentstandardofcombinationeffect，theinfluenceoncoherentcombinationfromresidualphaseerrorisanalyzed．Keywords：laseraray；residualphaseerror；coherentcombination；numericalsimulation作为一种获得高亮

5、度激光的重要手段，主动1理论推导相干合成一直是当今国内外研究的热点。主动锁相技术现有外差探测法n。、随机并行梯度下降算波长A，束腰半径OA。的基模高斯光的光束中心法叫、单抖动法、多抖动法-1、模拟退火算法等多位于z=0面的(。，Y。)点，=L处有一焦距为F的种实现方法，其主要思路是通过特定的算法使各子聚焦透镜，如图1所示。由傅里叶变换可知，透镜后光路间相位差稳定。为了获得更高的激光合成输焦面上光强分布与远场分布一致。根据夫琅禾费出功率，提高了单束激光的功率，但同时也带来了衍射系统的位移相移定理，透镜

6、后焦面处的电场分更大的相位噪声n。另外，不同的控制算法也受到布可以表示为。电路带宽的限制。这导致相位控制残差无法避‰。免。文中从理论上推导了激光阵列相干合成中远⋯场光强分布，并结合光束传输因子BPF(beampropa．expI～等。+Y。lCXp(jwt-jkz)exp)gationfactor)作为合成效果的评价标准，分析了相位其中，q。=1T，q=F／(F—L—g。)，为后焦面处光残差对相干合成的影响。束的复曲率半径，(f)为相位残差。收稿日期：2014．10—08作者简介：胡奇琪(1987．

7、)，男，硕士研究生，从事激光相干合成技术研究光电技术应用第29卷~BUCKETexp『_2一L＼--JJⅣ．n叭一一—Ⅳ．n一㈩D—D，，，，．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．'n"一一／图1光束传播示意图erf(‘Fr)．一．5；√2n—nⅣ一Ⅳ在Z：0面上有Ⅳ光束排布成如图2所不阵其中，erf(x)=_=2=／／exp(一)dt为误差函数；FF=2∞。／DD—堕D列，光束间相互平行且偏振方向一致，相邻光束中心为阵列占空比。对于cr2—的相干合成情形，式(6)可间距为D，则各光束中心坐标

8、可以表示为(mD，以简化为nD)，可得焦平面上光强分布为exp)2+y2)I．棒)yl／sinN2／~D[等Iexp[-~(mDx+nDy)]唧⋯l2(2)协))][苇等8假定相干合成中，相位控制残差满足均值对于任意残差盯的情况，则有合成效率为0，方差为的高斯分布，任意光束有r7=r／exp(一o-=)+r／I1一exp(-tr)I(9)(exp(jq~(t))=exp(-)(3)任意两束光的残差满足(exp(j,p(f)一(f)))=exp[-~](4)则在长时间曝