近日，美國陸軍研究實驗室計算與信息科學(xué)理事會（CISD）的智能光學(xué)團(tuán)隊及其合作伙伴開發(fā)、設(shè)計、演示并交付了世界上首個已知可工作的自適應(yīng)相位光纖激光相干陣列系統(tǒng)，這將使士兵在戰(zhàn)場上使用的定向能武器和激光通信系統(tǒng)更加有效。
這一智能光學(xué)團(tuán)隊的主要成員包括：電子工程師劉江博士、物理學(xué)家Leonid Beresnev博士，以及電子技術(shù)專家Gary Carhart，他們均來自CISD的大氣遙感分會。
美國陸軍研究實驗室（ARL）、國防先期研究計劃局（DARPA）、麻省理工學(xué)院林肯實驗室，以及各種學(xué)術(shù)合作伙伴間的合作協(xié)議，促進(jìn)了自適應(yīng)相位光纖激光相干陣列系統(tǒng)的發(fā)展。
最近，對于DARPA在21元光學(xué)相控陣系統(tǒng)開發(fā)項目中所取得的成功而言，ARL的努力非常重要。在該項目中，ARL開發(fā)并提供了低功率和高功率光纖子孔徑，以及包括控制電子和操作軟件在內(nèi)的其他關(guān)鍵部件。
此次自適應(yīng)相位光纖激光相干陣列系統(tǒng)的演示是DARPA“神劍（Excalibur）”項目的一部分，該項目的總體目標(biāo)是發(fā)展光相控陣相干技術(shù)，以推動可擴(kuò)展的激光武器的發(fā)展。
光纖激光陣列系統(tǒng)已歷經(jīng)十多年的研究與試驗，包括用于多通道（7～19）光纖激光子孔徑陣列的相位鎖定和光束合成功能。ARL正在申請該系統(tǒng)和該系統(tǒng)相關(guān)的專利。
結(jié)合相位鎖定和補(bǔ)償機(jī)制，諸如系統(tǒng)振動和大氣湍流等物理干擾將不會影響激光束的運行。
光纖激光陣列系統(tǒng)使用多激光束尾部的內(nèi)部干擾反饋，以替代常規(guī)的置于激光束輸出通道的分束器傳感器，這使得系統(tǒng)提供的總能量與單片單孔徑激光相同，但在合成光束的中心其能量密度卻高出多倍。
這種體系結(jié)構(gòu)可使系統(tǒng)在尺寸、重量和成本方面比現(xiàn)有激光武器系統(tǒng)顯著降低多倍，同時還能夠提供相同的功率。
將名為“隨機(jī)并行梯度下降”的創(chuàng)新型高速控制算法用于控制光束和想干相位、補(bǔ)償大氣湍流，以及最大化激光輻照度。ARL也正在為此申請專利。
該系統(tǒng)將為戰(zhàn)場上的士兵帶來巨大好處。
該系統(tǒng)架構(gòu)還將使激光武器系統(tǒng)更加有效、更具殺傷力，更加機(jī)動化和易部署，因此，美國陸軍可將其作為一種定向能激光武器系統(tǒng)而廣泛應(yīng)用于包括地面和空中在內(nèi)的所有平臺。
此外，該陣列的輸出光束還可被用作為一種對抗系統(tǒng)，對敵方的導(dǎo)彈和偵察等傳入威脅實施快速與精確的破壞。
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