3-dB光纤耦合器级联激光相干合成新方法探索

"基于3-dB光纤耦合器的级联式光纤激光相干合成方法研究" 本文探讨了一种创新的光纤激光相干合成技术，利用3-dB光纤耦合器实现级联式的激光合成。3-dB光纤耦合器是一种常见的光学元件，它能够将输入的光功率均匀地分配到两个输出端，对于构建光学系统具有重要作用。在相干合成中，3-dB耦合器被用来合并两个或多个激光源，以提高光束质量和能量。 首先，作者深入分析了基于3-dB耦合器的两单元相干合成模块的工作原理。在这个模块中，两个激光源通过耦合器相互作用，其输出的光强和相位决定了合成效率。为了优化这种合成效果，研究者仿真研究了光强失配和相位失配对相干合成效率的影响。光强失配可能导致能量分布不均，而相位失配则会影响光束的相干性，两者都会降低合成效率。 接着，研究团队建立了一个基于随机并行梯度下降优化算法的相位控制平台，用于实验验证两单元模块的可行性。通过这个平台，他们能有效地调整和控制各激光源的相位，以达到最佳的合成状态。实验结果显示，采用闭环控制后，归一化合成光强的平均值显著提升，从0.50增加到0.92，同时均方误差大幅降低，从9.27%减少到0.062%。这些改进证明了相位锁定和光强匹配在获得高效、高稳定性相干合成中的关键作用。 最后，研究者提出了一个可扩展的级联式激光相干合成结构，该结构基于两单元模块进行构建。他们以八单元为例进行了相干合成的仿真，展示了该方法的潜力和可扩展性。级联结构允许更多的激光源参与到合成过程中，进一步提高光束质量和输出功率。 这项研究对于光纤光学、相干合成以及相位控制领域有着重要的意义，为未来高功率、高效率的光纤激光系统设计提供了新的思路和技术手段。通过精细的相位控制和优化的级联结构，可以实现更高效的光能利用，这对于激光应用，如精密加工、遥感和通信等领域具有广泛的应用前景。