光纖激光器憑借其較高的轉(zhuǎn)換效率、良好的光束質(zhì)量以及緊湊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在激光加工、醫(yī)療美容和軍事國(guó)防等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。由于光纖增益介質(zhì)的非線性效應(yīng)和器件熱效應(yīng)等因素的影響,單根光纖激光器的輸出功率是有限的。光纖激光相干合成技術(shù)是能夠突破單根光纖激光器的功率極限獲得高光束質(zhì)量高功率激光輸出較為有效的途徑之一。光束相位的快速準(zhǔn)確控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)光纖激光相干合成的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)其進(jìn)行深入研究可以進(jìn)一步推進(jìn)相干合成技術(shù)工程化應(yīng)用。本文以基于主振蕩放大(MOPA)方案的光纖激光相干合成系統(tǒng)為研究框架,以相干合成主動(dòng)相位控制算法為重點(diǎn)研究對(duì)象。對(duì)傳統(tǒng)的主動(dòng)相位控制算法——隨機(jī)并行梯度下降(SPGD)算法進(jìn)行了深入研究,并結(jié)合深度學(xué)習(xí)中的優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SPGD算法及其改進(jìn)算法在相干合成系統(tǒng)中的有效性。本論文的工作為實(shí)際相干合成系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)和算法選擇提供了理論參考。文章的主要研究?jī)?nèi)容如下:一、對(duì)光纖激光光束合成技術(shù)和主動(dòng)相位控制技術(shù)進(jìn)行了回顧與分析;介紹了光纖激光光束合成技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析比較了光纖激光相干合成和非相干合成的優(yōu)缺點(diǎn);詳細(xì)介紹了相干合成主動(dòng)相位控制...

【文章頁(yè)數(shù)】：185 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 光束合成國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 相干合成技術(shù)
        1.2.2 非相干合成技術(shù)
    1.3 主動(dòng)相位控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 外差法
        1.3.2 抖動(dòng)法
        1.3.3 隨機(jī)并行梯度下降(SPGD)算法
    1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 光纖激光相干合成基本理論
    2.1 光纖激光相干合成理論模型
        2.1.1 相干合成的基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 相干合成的數(shù)學(xué)模型
    2.2 相干合成影響因素分析
        2.2.1 填充因子
        2.2.2 相位誤差
        2.2.3 強(qiáng)度誤差
        2.2.4 偏振誤差
    2.3 湍流大氣對(duì)相干合成的影響
        2.3.1 折射率起伏功率譜模型
        2.3.2 隨機(jī)介質(zhì)光束傳輸理論
        2.3.3 湍流大氣中陣列光束的平均光強(qiáng)
        2.3.4 湍流大氣中陣列光束的光強(qiáng)閃爍
    2.4 本章小結(jié)
第3章 隨機(jī)并行梯度下降算法相位控制技術(shù)
    3.1 SPGD算法
        3.1.1 算法的基本原理
        3.1.2 SPGD算法的收斂性分析
    3.2 SPGD算法相干合成靜態(tài)仿真分析
        3.2.1 可行性驗(yàn)證
        3.2.2 算法的參數(shù)優(yōu)化
    3.3 SPGD算法相干合成動(dòng)態(tài)仿真分析
        3.3.1 相位噪聲
        3.3.2 系統(tǒng)控制帶寬分析
    3.4 SPGD算法對(duì)湍流大氣校正效果研究
        3.4.1 相位屏仿真方法
        3.4.2 湍流大氣對(duì)SPGD算法的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 改進(jìn)的SPGD算法相位控制技術(shù)
    4.1 自適應(yīng)增益SPGD算法
        4.1.1 算法的基本原理
        4.1.2 算法的收斂性分析
        4.1.3 自適應(yīng)增益SPGD算法相干合成仿真分析
    4.2 帶有動(dòng)量項(xiàng)的SPGD算法
        4.2.1 算法的基本原理
        4.2.2 算法的收斂性分析
        4.2.3 帶有動(dòng)量項(xiàng)的SPGD算法相干合成仿真分析
    4.3 AdmSPGD算法
        4.3.1 算法的描述
        4.3.2 AdmSPGD算法相干合成仿真分析
    4.4 AdmSPGD算法對(duì)湍流大氣校正效果研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 目標(biāo)在回路相干合成技術(shù)
    5.1 目標(biāo)在回路相干合成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 光束傳輸模塊
        5.1.2 目標(biāo)散射模塊
        5.1.3 回波接收模塊
    5.2 目標(biāo)在回路相干合成仿真分析
        5.2.1 有限目標(biāo)
        5.2.2 擴(kuò)展目標(biāo)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 主動(dòng)相位控制算法的實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 兩路光纖激光相干合成實(shí)驗(yàn)研究
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)方案
        6.1.2 硬件介紹
        6.1.3 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)合成效果的影響
        6.1.4 無(wú)湍流環(huán)境下相干合成實(shí)驗(yàn)研究
        6.1.5 湍流環(huán)境下相干合成實(shí)驗(yàn)研究
    6.2 多路光纖激光相干合成實(shí)驗(yàn)研究
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        6.2.2 三路光纖激光相干合成
        6.2.3 四路光纖激光相干合成
        6.2.4 相位控制單元對(duì)相干合成效果的影響
    6.3 目標(biāo)在回路相干合成系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)方案
        6.3.2 多路光纖激光目標(biāo)在回路相干合成
        6.3.3 目標(biāo)特性對(duì)系統(tǒng)閉環(huán)控制效果的影響
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 主要完成的工作
    7.2 論文創(chuàng)新工作
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
指導(dǎo)教師簡(jiǎn)介
作者簡(jiǎn)歷
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3739730