1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光及应用技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
高功率窄线宽光纤激光器在遥感测量、引力波探测、光束合成等领域中应用广泛,但硅基光纤中的受激布里渊散射效应限制了其输出功率。对单频种子源进行相位调制以展宽线宽是常见的抑制受激布里渊散射的方法。然而,单一机理的射频相位调制对受激布里渊散射效应的阈值提升能力有限,已经不能满足近5 kW的激光功率需求。分析了伪随机二进制序列和正弦信号级联的相位调制对光谱展宽和受激布里渊散射效应抑制的影响,搭建了级联相位调制的高功率窄线宽光纤激光器,采用四级功率放大结构,在46 GHz均方根线宽下,实现了4.93 kW激光输出,中心波长为1067.5 nm,斜率效率为78%,光束质量为M2<1.2。
激光器 光纤激光器 受激布里渊散射 相位调制 中国激光
2023, 50(10): 1001005
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041009
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041002
依托半导体生产线开发了基于MEMS微桥结构的微测辐射热计(micro-bolometer)器件,其中,使用化学气相沉积(CVD)技术开发了非晶硅(α-Si)薄膜工艺,并将其用作微测辐射热计器件的敏感层材料,该材料在1000 Å厚度下的膜厚均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),电阻均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),其室温下的电阻温度系数(TCR)可以达到−2.5%左右;采用先刻沟槽工艺技术开发了MEMS微桥结构的接触模块,以无支撑柱结构实现了其支撑和电连接结构;使用Ti/TiN薄金属薄膜作为电极层,并利用电极层图形实现该敏感层电阻器件的电连接和图形定义;开发了高性能敏感层电阻工艺技术,实现了对敏感层材料工艺损失和电极层侧面腐蚀的良好工艺控制。在完成微测辐射热计器件工艺开发后,对其进行了器件级测试和评估,结果表明:该器件室温电阻值在250 kΩ左右,且具有优异的欧姆接触特性;室温下器件级TCR在−2%左右,略低于非晶硅薄膜材料TCR的测试值;同时,对该器件进行的升温和降温测试结果表明,文中开发的敏感层材料没有滞回效应。最后,对该器件进行释放工艺处理形成悬空的MEMS微桥结构,经扫描电镜(SEM)和光学显微镜测试评估,其微桥表面呈现良好的平坦度和均匀性,能够很好地满足微测辐射热计及相应的非制冷红外探测器产品的技术需求。
微测辐射热计 MEMS 微桥结构 敏感层 micro-bolometer MEMS micro-bridge sensing material layer 红外与激光工程
2023, 52(1): 20220279
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光及应用技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
基于连续波速率方程,建立了1018 nm单纤振荡器理论模型,优化了激光器增益光纤长度、输出腔镜低反光栅反射率和带宽以及激光器的结构。采用正向泵浦结构,使用波长锁定的半导体泵浦源和2.7 m长的30 μm/ 250 μm掺Yb3+双包层光纤,实现了520 W的最高功率输出,光光效率为80.2%,光束质量因子(M2)为1.85。此外,在447 W处具有最高光光效率84.2%。同时,利用激光器主结构温度控制技术,使激光器稳定工作在21 ℃。最终实现了激光器连续工作1 h功率不稳定度为0.7%的目标,实现了高效率、高稳定性1018 nm激光的单纤振荡输出。
激光器 光纤激光器 高效率 功率稳定性 中国激光
2022, 49(17): 1701002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 哈尔滨工业大学物理学院, 黑龙江 哈尔滨 150006
研究了高功率激光在封闭通道传输时,空气吸收激光能量引发的浮力对流对热晕效应的影响。建立了浮力对流下热晕效应的物理模型,采用数值计算方法分析了热传导和对流传热这两种影响光束质量的因素,发现浮力对流对封闭通道内热晕效应有削弱作用,并且会造成光束质心漂移。研究了不同排布方式下阵列光束的远场光斑形状、光束质量和光斑质心漂移。结果表明,阵列光束间相互作用下的浮力对流更强,对热晕效应的削弱作用更强,不同排布方式下不同位置处光束的情况不同,通过选择合适的排布方式可以找到优化的光束质量和质心漂移。验证了利用轴向风可以抑制热晕效应的方法,结果表明浮力对流的存在会促进热晕效应的减弱,当轴向风逐渐增大时,热晕逐渐被抑制,浮力对流的影响逐渐消失。
激光光学 激光传输 热晕 浮力对流 阵列光束
1 火箭军工程大学,西安 710000
2 国网中卫供电公司,宁夏 中卫 755000
针对异构无人飞行器(UAV)集群在强约束条件下执行多类任务的最优分配问题,将自适应参数差分进化算法与分布式架构结构融合,形成了基于一致性机制的分布式差分进化(CBDE)算法,在处理既定目标任务分配时达到了集中式方法的优化效果。在算法实施过程中,集群个体作为具有计算能力的局部优化器,异步执行改进的自适应参数差分进化算法,并通过UAV间的通信拓扑,按照一定的决策规则,共享个体适应度和分配结果,最终实现全局一致的效果。与集中式方法的仿真对比发现,CBDE算法求解中小规模任务分配问题的时间更短,执行效率更高,而且灵活的扩展性非常适合向大规模集群任务分配问题推广。
无人飞行器 任务分配 差分进化 分布式 一致性 UAV task allocation differential evolution decentralization consistency
红外与激光工程
2021, 50(6): 20200414