1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
2 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
3 南京理工大学电光学院, 南京 210000
多无人机协同搜索多目标的多旅行商航路规划问题 (MTSP)是无人机协同作战的关键技术之一。在协同搜索背景下, 多架无人机从同一个基地出发搜索附近的可疑目标, 以最快速完成任务为目的, 建立MTSP模型, 提出一种聚类算法和遗传算法进行分步组合的优化算法。第一步, 利用K-means聚类算法将MTSP问题分解成多个独立的TSP问题; 第二步, 改进遗传算法, 引入2-opt算法作为优化算子, 重新设计选择算子和交叉算子, 分别求解多个TSP问题。通过具体算例验证了该算法的合理性, 并同常用的分组遗传算法比较, 分步组合优化算法具有更高的计算效率, 求解结果更为可靠, 尤其在求解大型MTSP问题时, 优势更为明显。
航路规划 多旅行商问题 聚类算法 遗传算法 2-opt算法 path planning MTSP clustering algorithm genetic algorithm 2-opt algorithm
为了实现2μm激光高效输出, 采用793nm激光二极管端面抽运掺Tm3+光纤激光器的方法设计了抽运光耦合系统, 分析了掺Tm3+光纤激光器的交叉弛豫效应及热效应, 并进行了相关的实验研究。结果表明, 获得耦合系统的耦合效率为84%; 当入纤抽运光功率为70W时, 获得34W激光输出, 斜率效率为59%, 中心波长为2001.2nm, 光束质量M2≤1.2。该研究结果对掺Tm3+光纤激光器的设计具有指导意义。
激光器 掺Tm3+光纤激光器 半导体激光器 透镜组耦合系统 热效应 lasers Tm3+-doped fiber laser laser diode double lens coupling system thermal effect
随着泵浦源功率的提高和双包层抽运技术的发展, 掺Tm3+光纤激光器的输出功率已达到kW量级, 热效应逐渐成为限制掺Tm3+光纤激光器输出功率和光束质量提高的关键因素。主要分析了掺Tm3+光纤激光器的热效应以及一些常用的应对措施。
掺Tm3+光纤激光器 热效应 温度分布 换热系数 Tm3+-doped fiber lasers thermal effect temperature distribution heat transfer coefficient
为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性，利用角锥棱镜阵列作为后腔镜，与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔，模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布，理论分析了谐振腔的相干输出，实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布。结果表明，模拟计算与实验得到的模式分布相吻合，近场光斑外形为六边形，与角锥棱镜阵列形状相似；远场聚焦光斑中心为一强峰，周围分布着多圈强度小得多的次峰，各圈的脉冲峰数量及分布同角锥棱镜阵列中对应圈的角锥棱镜的数量及分布一致。理论与实验证实了利用角锥棱镜阵列谐振腔实现激光器相干输出的可行性。
激光技术 角锥棱镜阵列 模式分布 相干输出 laser technique corner cube array mode distribution coherent output
提出了快速傅里叶变换(FFT)计算短波长激光通过短焦距聚焦系统的传输特性的方法。快速傅里叶变换方法计算聚焦光束光场分布时，如果遇到短波长激光通过短焦距聚焦系统，会出现相位随机跃变、波函数失真和采样率不够的问题。采用坐标扩展变换，突破了快速傅里叶变换计算过程中输入屏和衍射屏空间尺度必须相同、抽样格点必须等间隔的限制，使上述问题得到解决，可以得到更加详细的聚焦光束光场分布。同时，采用分两步计算的思想，避免了计算焦平面附近光场时，坐标空间的几何扩展与光束衍射极限的矛盾。
激光光学 快速傅里叶变换 激光束聚焦 聚焦光束光场分布 坐标变换
提出将束转动90°环形非稳腔应用于片状陶瓷YAG激光器的设计。该设计采用两个薄片状YAG增益介质垂直放置形成屋脊镜，与另一屋脊镜共同构成光束旋转系统。采用快速傅里叶变换方法，计算了该腔的空腔模式分布。分析了该腔对抽运不均匀影响光束质量进行补偿的机理。并以片状增益介质侧面抽运不均匀为模型，计算比较了束转动90°环形非稳腔与常规腔的光场分布。说明束转动90°环形非稳腔应用于固体激光器，对抽运技术引起的不均匀增益平均化，改善了光束质量。为束转动90°环形非稳腔在固体激光器的应用提供依据。
激光器 束转动90°环形非稳腔 增益均匀补偿 片状陶瓷YAG激光器
为了将虚共焦非稳腔输出光束质量高和角锥棱镜谐振腔具有免调试的优点结合到一起，提出了用球面角锥棱镜构成虚共焦非稳腔的方案。利用已有虚共焦非稳腔钕玻璃激光器，设计加工了一球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器。模拟计算了两谐振腔输出光束的模式分布，然后对两钕玻璃激光器进行了实验对比研究。结果表明:实验得到的模式分布与模拟计算结果相吻合，球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器与虚共焦非稳腔钕玻璃激光器分别获得了最大2 176.9 J和2 340.6 J的能量输出，二者的电光效率与束散基本相同，分别为4.3%,0.30 mrad和4.6%,0.26 mrad。
激光技术 球面角锥棱镜 非稳腔 激光模式 laser techniques sphere corner cube prism unstable cavity laser mode
利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜，设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究。实验中获得了能量大于500 J的 1.06 μm激光脉冲，发散角0.6 mrad左右，电光效率为2.3%。实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲，而是 中间有一个强峰，周围分布着一系列强度小得多的次峰。最后，对实验结果进行了解释与讨论，提出了利用角锥棱镜阵列进行光束 相干合成的设想。
激光技术 钕玻璃激光器 角锥棱镜阵列 相干合成 laser techniques Nd:glass laser corner cube array coherent combination
1 西南石油大学 理学院,南充 637001
2 四川大学 电子信息学院,成都 610064
3 西华大学 理化学院,成都 610039
4 西南技术物理研究所,成都 610041
为了研究啁啾脉冲在光参量啁啾脉冲放大系统中传输时脉冲变化的情况,采用光线追迹法和4阶龙格-库塔法,得到了压缩器光栅对刻线失配对输出脉冲宽度和时间波形的影响的模拟结果。结果表明,当光栅对刻线失配且夹角约在±4°范围内时,若只考虑2阶色散的影响,初始啁啾导致脉冲宽度略小于无初始啁啾脉冲的宽度。当考虑到3阶、4阶及更高阶色散时,脉冲宽度大于种子脉冲的初始宽度。当入射脉冲具有正啁啾时,出射脉宽随夹角α的增大不断增加,但当具有负啁啾时,脉宽随α的增大先减小后再增大。光栅G2顺时针旋转时的脉宽变化与G2逆时针旋转时脉宽变化相同。另外,初始啁啾对出射脉冲出现的预脉冲、尾脉冲有一定的削弱作用,负啁啾对脉冲展宽和失真的影响明显小于相应的正啁啾。
非线性光学 光参量啁啾脉冲放大 光线追迹法 光栅对 失配 脉冲宽度 nonlinear optics optical parametric chirped pulse amplification ray-tracing method grating pair misalignment pulse width
报道了一种采用常规微秒级高功率脉冲二极管(LD)阵列抽运固体激光工作物质获得毫秒级长脉冲激光输出的方法, 可获得重复频率高工作寿命长的毫秒级长脉冲激光输出。将总输出峰值功率为1.2 kW,占空比为5%的六个二极管线阵分为两组, 通过分时抽运NdYAG棒的方式, 获得了脉冲宽度约为1 ms的激光输出。抽运电流为85 A时, 输出激光平均功率为11.2 W。
激光器 毫秒级长脉冲 二极管抽运固体激光器 分时抽运
