我是如何揭露一个“科学丑闻”——“相干合成”(3): 本帖最后由 optro 于 2013-3-19 19:31 编辑
我是如何揭露一个“科学丑闻”——“相干合成”
第三篇 “平行光阵列”终结了终结了国内的10年研究
一、刘泽金课题组N束光束在远场合成的光学系统,采用N束平行光束组成“平行光阵列”,利用每束光的发散角,实现在远场的光束“合成”:
依据一、刘泽金先生在学部演讲的视频,
http://www.casad.cas.cn/document.action?docid=12915
刘泽金先生认为这种阵列平行光束在相位锁定以后,已经不再是高斯光束、不再是非稳腔的平顶光束,也就是一种特殊的“相干合成”光束。
依据二、刘泽金课题组对我质疑的回复(见附件四):
http://bbs.ofweek.com/thread-667015-1-2.html)。
图中的输出就是平行光束阵列,目标就是远场光斑(详细见附件四)。
二、平行光束阵列在远场的会聚光斑直径分析:
1.单束平行光束在远场的最小光斑直径Dmin计算:
远场光斑直径D包括输出光直径D0加束散角A0*距离L形成远场光斑直径D:
光斑D=D0+L*A0
D0平行光束准直后的直径或准直后高斯光束的束腰直径;A0准直后的束散角,有:
D0*A0=4*(波长)/3.1415926
当波长为1.064微米,A0=0.0015/D0(弧度),D0 单位毫米,有:
D=D0+0.00135*L/D0
当L=10000米=10000000毫米,D0=(0.00135*L)1/2=116毫米,,D有极小值:
Dmin=232毫米,A0=0.0116毫弧度。
当L=1000米:
D0=36.7毫米,Dmin=73.4毫米,A0=0.0367毫弧度。
当L=100000米:
D0=367毫米,Dmin=735毫米,A0=0.00367毫弧度。
2.7单束平行光束在远场的最小光斑直径D(填充率100%):
D=3*D0+A0*L
D=3*D0+0.00135*L/D0
当D0=(0.00135L/3)1/2时(D0,L单位毫米),D有极小值:
L=1000米,D0=20.8毫米,A0=0.065毫弧度,Dmin=130毫米;
L=10000米,D0=67.1毫米,A0=0.020毫弧度,Dmin=402毫米
L=100000米,D0=212毫米,A0=0.00636毫弧度,Dmin=1.27米
三、成像光学系统在远场的会聚光斑直径分析:
我们采用美国波音公司机载激光武器使用的有效通光孔径1500毫米的透镜来进行分析。
见图二、成像光学系统图,远场会聚光斑直径D:
D=d0*A0*L/D0
公式中,d0光纤激光发光点直径,A0发散角,L距离,D0会聚透镜有效通光孔径,对波长1.064微米激光有:
d0*A0=4*(波长)/3.1415926=1.35(毫米毫弧度)
有:
D=0.00135*L/D0(单位毫米)
当L=10000(米)=10000000(毫米),D0=1500毫米,有:
D=9毫米
L=1000米,D=0.9毫米;L=100公里,D=90毫米。
四、平行光束阵列和单束成像光学系统在远场功率密的比较:
1.见图三,当平行光斑束腰直径为67毫米,中心距离=67毫米,束散角为0.02毫弧度,10000米处发散光斑最小直径400毫米,填充率100%。平均功率密度:
p7=7*P0/(3.14*20*20)=0.00557P0(瓦/平方厘米)
P0单束激光输出功率。
2.单束单模激光,采用直径1500毫米透镜会聚在10000米处会聚光斑直径9毫米,光功率密度:
p1=Po/(3.14*0.45*0.45)=1.57P0
3.7束光“相干合束”后的中心功率密度:
图右则是高斯光斑振幅分布图,中心最大归一化振幅为:
I=(6*e-67/133+1)=4.62
中心光功率密度增加4.62*4.62/7=3倍(注意这仅仅是中心点,且不考虑4束光分别在其它两个平面),而不是N=7倍
p7=0.00557*3*P0=0.01671P0(瓦/平方厘米)
这个功率密度比单束光低1.57/0.01671=94倍。
五、结论:
刘泽金课题组进行多年“相干合成”的研究,远场功率密度,仅是非相干合成成像光学系统达到的功率密度的1/90更低,继续研究任何意义!