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大频移范围光纤拉曼增益谱的测量

红外与激光工程 2024年第5期53卷 143-150页

作者：张扬何俊鸿柯延钊郭艺东梁峻锐马小雅叶俊许将明冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

光纤拉曼增益谱的测量对光纤激光器的设计与优化至关重要。当前光纤拉曼增益谱的测量主要是基于小信号增益法,但该方法测试时间较长,且可测量的频移范围受限于信号源的波长调谐范围,难以获得光纤在大频移范围内的拉曼增益谱。为此,提出... 详细信息

光纤拉曼增益谱的测量对光纤激光器的设计与优化至关重要。当前光纤拉曼增益谱的测量主要是基于小信号增益法,但该方法测试时间较长,且可测量的频移范围受限于信号源的波长调谐范围,难以获得光纤在大频移范围内的拉曼增益谱。为此,提出了一种利用光纤的自发拉曼散射谱来反演光纤在大频移范围内拉曼增益谱的方法。利用该方法测量了两款光纤——掺磷光纤与掺锗光纤在1~42 THz频移范围内的拉曼增益谱。在1.6~22 THz频移范围内,基于该方法测得的拉曼增益系数与基于小信号增益法测得的结果基本一致。该工作为测量光纤在大频移范围内的拉曼增益谱提供了一种解决方案。

关键词：拉曼光纤激光器拉曼增益谱测量自发拉曼散射掺磷光纤

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基于掺磷光纤的光谱平坦超连续谱输出

中国激光 2024年第2期51卷 215-215页

作者：张扬许将明梁峻锐柯延钊马小雅李思成何俊鸿叶俊潘志勇冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

超连续谱光源具有光谱覆盖范围宽、空间相干性好等特性,在光学测量、化学检测、生物医疗等领域中有着重要应用。光谱平坦度作为超连续谱光源的关键参数之一,对应用效果具有重要影响。例如,在光学测量等领域,超连续谱光源的光谱平坦度越... 详细信息

超连续谱光源具有光谱覆盖范围宽、空间相干性好等特性,在光学测量、化学检测、生物医疗等领域中有着重要应用。光谱平坦度作为超连续谱光源的关键参数之一,对应用效果具有重要影响。例如,在光学测量等领域,超连续谱光源的光谱平坦度越好,测量结果越准确。为实现光谱平坦的超连续谱输出,研究人员以光纤作为非线性介质开展了大量工作。

关键词：光学测量非线性介质空间相干性化学检测超连续谱光源生物医疗平坦度覆盖范围

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混合增益2 kW输出随机光纤激光器

红外与激光工程 2022年第8期51卷 533-534页

作者：叶俊张扬梁峻锐马小雅许将明周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

随机光纤激光器利用光纤中固有的瑞利散射提供激光振荡所需的反馈,不需要传统激光器中的谐振腔结构,具有结构简单和波长灵活等优点,近年来受到国内外研究人员的广泛关注。高功率输出是随机光纤激光的重要研究方向之一。自2013年以来,通... 详细信息

随机光纤激光器利用光纤中固有的瑞利散射提供激光振荡所需的反馈,不需要传统激光器中的谐振腔结构,具有结构简单和波长灵活等优点,近年来受到国内外研究人员的广泛关注。高功率输出是随机光纤激光的重要研究方向之一。自2013年以来,通过缩短光纤长度、增大模场面积和采用时域稳定的泵浦源等方式有效抑制了高阶拉曼光的产生,随机光纤激光器的输出功率不断提高,已实现1.57 kW高功率输出。但进一步的功率提升却面临新的挑战,以此前报道的千瓦级随机光纤激光器为例,由于光谱展宽超过了高反光栅的反射带宽,一部分回光泄漏到泵浦源中并被放大,产生了数十瓦的高功率后向回光。该现象一方面限制了单向随机激光的输出功率和效率,另一方面也对系统的安全运行构成了威胁。

关键词：光纤激光器谐振腔结构泵浦源激光振荡随机激光瑞利散射有效抑制光谱展宽

波长间隔、幅度及数目可灵活调谐的多波长光纤激光器

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中国激光 2022年第13期49卷 173-174页

作者：李思成许将明梁峻锐叶俊张扬马小雅周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

多波长光纤激光器在光学仪器测试、微波产生、密集波分复用通信等领域被广泛应用。目前,人们已对多波长光纤激光器进行了较为深入的研究,实现了波长间隔、幅度及数目等参数的独立调谐,但尚难以实现多参数的同时灵活调谐。2021年,Yue等... 详细信息

多波长光纤激光器在光学仪器测试、微波产生、密集波分复用通信等领域被广泛应用。目前,人们已对多波长光纤激光器进行了较为深入的研究,实现了波长间隔、幅度及数目等参数的独立调谐,但尚难以实现多参数的同时灵活调谐。2021年,Yue等报道了中心波长为1032.3~1111.7 nm、波长间隔为1.5~79.4 nm、波长数目在1~3个范围内可灵活调谐输出的多波长激光器,其最高输出功率约为5 mW。

关键词：密集波分复用多波长光纤激光器多波长激光器中心波长波长间隔光学仪器微波产生调谐

1μm波段低量子亏损光纤激光研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2023年第6期52卷 237-249页

作者：许将明张扬马小雅叶俊柯延钊李思成梁峻锐何俊鸿黄良金潘志勇姚天甫冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

量子亏损对高功率光纤激光器内的废热产生和光光转换效率具有重要影响,光纤激光器输出功率的提升过程可以视为不断与量子亏损作斗争的过程。文中梳理了近年来1μm波段低量子亏损光纤激光的重要进展,重点介绍了稀土掺杂增益和拉曼增益两... 详细信息

量子亏损对高功率光纤激光器内的废热产生和光光转换效率具有重要影响,光纤激光器输出功率的提升过程可以视为不断与量子亏损作斗争的过程。文中梳理了近年来1μm波段低量子亏损光纤激光的重要进展,重点介绍了稀土掺杂增益和拉曼增益两种体制的光纤激光器在实现低量子亏损输出方面的相关工作。在稀土掺杂光纤激光器中,采用级联泵浦、多组分掺杂、强泵浦等技术可降低激光器的量子亏损,其中量子亏损≤1%的掺镱光纤激光器已实现400 mW功率输出。在拉曼光纤激光器中,通过采用特殊掺杂、泵浦光谱调控、增益竞争抑制等技术,量子亏损≤1%的拉曼光纤激光器已实现百瓦级功率输出,并成功验证包层泵浦方案的可行性,表明其在实现高功率低量子亏损输出方面具有重要潜力。

关键词：光纤激光器高功率低量子亏损掺镱光纤激光拉曼光纤激光

集成混合模型与不确定性量化的剩余寿命预测研究

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集成混合模型与不确定性量化的剩余寿命预测研究

作者：梁峻源电子科技大学

学位级别：硕士

基于时空走廊的智能汽车换道轨迹规划与跟踪控制方法研究

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基于时空走廊的智能汽车换道轨迹规划与跟踪控制方法研究

作者：梁峻玮吉林大学

学位级别：硕士

一个完善的主动换道系统涵盖了状态感知、换道决策、轨迹规划以及轨迹跟踪控制等关键模块。状态感知模块的核心任务是对周围交通状况和环境进行实时监测。换道决策模块利用感知模块提供的信息,进行决策分析,以确定是否执行换道操作。一... 详细信息

一个完善的主动换道系统涵盖了状态感知、换道决策、轨迹规划以及轨迹跟踪控制等关键模块。状态感知模块的核心任务是对周围交通状况和环境进行实时监测。换道决策模块利用感知模块提供的信息,进行决策分析,以确定是否执行换道操作。一旦决策模块发出换道指令,轨迹规划模块迅速响应,规划出一条安全的换道轨迹,确保车辆能够安全且平稳地完成换道过程。最后,轨迹跟踪控制模块确保智能汽车遵循规划好的轨迹行驶。本文对高速公路环境下智能汽车主动换道系统中的轨迹规划模块与跟踪控制模块进行研究。其中,换道轨迹规划策略涵盖了基于时空走廊的常规换道轨迹规划方法和换道轨迹重规划方法,这两种方法能够满足避撞约束和车辆动力学约束,确保轨迹的安全性与可靠性。换道轨迹跟踪控制策略则包括横向位移跟踪控制与纵向速度跟踪控制算法,实现对换道轨迹的精确跟踪。研究工作及内容如下:(1)基于时空走廊的智能汽车常规换道轨迹规划方法本文提出一种基于时空走廊的智能汽车常规换道轨迹规划方法,包括换道时空走廊的生成以及基于换道时空走廊的换道轨迹生成两个阶段。在换道时空走廊生成阶段,首先,提出了一种体素结构及其扩展算法,并基于此去得到本车的自由行驶空间,为后续构建换道时空走廊打下基础。其次,针对主动换道过程中本车与周围车辆的动态交互关系,提出了一种三段式换道时空走廊结构及其生成方法。该方法将换道过程细分为换道前期、中期和后期三个阶段,并且分别针对各阶段的特定交通环境和动态交互关系,设计相应的体素获取方法和碰撞危险区域的剔除策略,为每个阶段内智能汽车的行驶提供安全且可行的空间。接着,对三段式换道时空走廊的可用性进行了分析,并在此基础上,界定出了保证走廊横向可行性的各阶段持续时间界限。随后,根据各阶段的持续时间界限去确定出优化变量的优化范围,并针对每个阶段的特点去设计相应的代价项,从而优化出最佳的换道时空走廊。最后,研究了一种基于换道时空走廊的换道轨迹生成方法。该方法将换道轨迹定义为一条分段轨迹,每段轨迹与换道时空走廊中相应的体素紧密关联。每段轨迹的横向和纵向曲线均由贝塞尔曲线表示,通过对这些曲线的控制点进行约束,以确保每一段轨迹都被限定在对应的体素内,从而避免了与障碍物的碰撞。同时,为了在走廊内生成符合车辆动力学特性的轨迹,本文进一步将轨迹生成问题构建为一个二次规划问题,利用OOQP(Optimization Over QP)求解器同时求解出横向曲线和纵向曲线,最终得到一条符合车辆动力学约束且安全的换道轨迹。(2)基于时空走廊的智能汽车换道轨迹重规划方法为了确保智能汽车在换道过程中能够有效应对可能遇到的扰动问题,本文研究制定了一种基于时空走廊的换道轨迹重规划方法。该方法将重规划任务分为两个主要步骤,首先,基于当前车辆状态和周围交通状态对时空走廊进行重构,为智能汽车提供了一个更新的安全行驶区域。然后,通过本文所研究的换道轨迹生成方法,在重构后的时空走廊中进行轨迹的重新生成,以生成适应新交通状况的重规划轨迹。具体来说,针对换道修正和换道折返两种不同的重规划场景,分别制定了相应的时空走廊重构策略。这样,在实际换道过程中,一旦交通环境出现变化,智能汽车便可以利用此重规划方法对换道轨迹进行及时修正,或者选择安全地返回原车道,从而有效避免与周围车辆的潜在碰撞风险。(3)换道轨迹跟踪控制方法的研究与验证对于轨迹跟踪问题,本文将横纵向控制解耦为横向路径跟踪和纵向速度控制。考虑到模型预测控制在处理多目标优化问题上的优势,采用基于车辆动力学模型的模型预测控制器进行横向跟踪。在纵向控制上,采用位置-速度双PID控制器作为上位控制器,计算并输出车辆的期望加速度,并用油门-刹车标定表将其转化为对应的油门/刹车信号,实现了分层控制。通过联合仿真平台对所提出的常规换道轨迹规划方法、换道轨迹重规划方法及换道轨迹跟踪控制策略进行了验证。仿真结果表明,本文所提出的方法能够实现车辆在高速公路上的换道轨迹规划与换道轨迹重规划,轨迹规划方法所输出的轨迹满足车辆动力学约束,同时,轨迹跟踪方法能够保证车辆对轨迹的稳定跟踪。

关键词：智能汽车时空走廊换道轨迹规划换道轨迹重规划跟踪控制

2kW random fiber laser based on hybrid Yb-Raman gain [Invited]

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Chinese Optics Letters 2023年第9期21卷 28-33页

作者：叶俊张扬梁峻锐马小雅许将明姚天甫冷进勇周朴 College of Advanced Interdisciplinary Studies National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Nanhu Laser Laboratory National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology National University of Defense TechnologyChangsha 410073China

High-power operation is one of the most important research topics surrounding random fiber lasers(RDFLs).Here we optimized the cavity structure and proposed a new scheme based on hybrid gain to address the issue of high-power backward light in traditional kilowatt-level ***,a record power of 1972 W was achieved while the maximum backward leaked power only reached 0.12 *** conversion efficiency relative to the laser diode pump power was 68.4%,and the highest spectral purity of the random lasing reached 98.1%.This work may provide a reference for high-power RDFLs,Raman fiber lasers,and long-wavelength Yb-doped fiber lasers.

关键词： random fiber laser high power hybrid gain stimulated Raman scattering Rayleigh scattering

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高功率激光典型参数的先进测量方法

国防科技 2023年第5期44卷 9-19页

作者：周朴许将明蒋敏李灿李俊安毅叶俊柯延钊梁峻锐国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410074 国防科技大学试验训练基地陕西西安710106

高功率激光是高技术领域的前沿和热点。近年来,以超高功率、超短脉宽、超窄线宽等为代表的各类激光性能持续稳定提升,模式、光谱、脉宽等多维参数可控输出成为重要特征,常规的激光性能参数测量方法难以满足前沿研究和高端应用领域的需... 详细信息

高功率激光是高技术领域的前沿和热点。近年来,以超高功率、超短脉宽、超窄线宽等为代表的各类激光性能持续稳定提升,模式、光谱、脉宽等多维参数可控输出成为重要特征,常规的激光性能参数测量方法难以满足前沿研究和高端应用领域的需求。梳理近年来高功率激光的功率、模式/光束质量、光谱、时间、相位等重要参数的先进测量方法,介绍技术进步和测量效果,分析拓展应用潜力,展望高功率激光测量方法的未来发展方向。

关键词：高功率激光参数测量