国防科大刘泽金教授：光纤激光相干合成研究报告【视频】

2013-04-23 14:44

　　：在自然界，光的相干性（即“一致性”）是一种客观存在。物理学研究发现，只有传输振动方向一致、频率相同、相位差恒定的光束才能称之为“步调一致”的相干光，其光源可称为相干光源。具有相干性的光波叠加时会出现“干涉现象”，这种干涉可能是建设性的，也可能是破坏性的。

　　在普通光源中，原子发光过程都是自发辐射过程，各个原子发出的光子在频率、振动方向和初位相上都不相同，所以，光的亮度、方向性、单色性等方面特征各不相同，因此普通光源不具备空间和时间上的相干性。

　　由于激光是受激辐射产生的，因而其光波具有相同的频率、方向、振态和严格的位相关系。激光需要有激光器才能产生。激光器产生的激光具有亮度高、方向性好、相干性好3个重要特性。不同波段（1～14微米）的激光，有不同的用途，如波长2.0微米的激光在气象监测、激光测距、激光雷达等方面具有广泛应用，2.8微米波长激光则可应用在生物、医疗等领域，而3.0～5.0微米波段激光具有很强的大气穿透能力，具有应用于激光制导、激光遥感等领域的巨大潜能。由于高亮度激光在国民经济和国防等多个领域有着广泛的应用需求，激光技术被列为《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020）》前沿技术之一。

　　光纤激光器作为目前最为活跃的激光光源器件，是在EDFA技术基础上发展起来的技术，它是激光技术的前沿课题。由于具有效率高、光束质量好、安装方便等优点，在工业和国防领域有着很好的应有前景。

　　早在1961年，美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。而80年代英国Southhampton大学的S.B.Poole等用MCVD法制成了低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的前景。

　　光纤激光器的一个固有缺点是产生激光的纤芯太细(一般直径在几到几百微米，纤芯太粗光束质量将会下降)，不能承受大平均功率的激光，因此，对100kW级这样的大功率应用而言，多路光束合成是必由之路。光束合成的方案有非相干合成与相干合成两种，理论上相干合成光束远场中心的强度是非相干合成光束的n倍(n为合成光束的路数)，故光纤激光相干合成成为了域的研究热点。国际上有40多家机构在探索如何用中小功率的激光器来合成大功率激光器。2009年，美国空军实验室（AFRL）实现了5路百瓦级光纤激光放大器相干合成，输出功率为725瓦。

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