和“再问中国知识分子的良知和素养何在？”商榷

ligaowen8783 · 发表于 2012-10-29 08:13:15

好激烈。

无知无畏 · 发表于 2012-10-29 10:16:33

optro 发表于 2012-10-26 19:01
物质无为翰宇的张老板，所您愚，您也不会接受，明明给了一个机会，发现一个双束光束合一，但不是您想要的 ...

Optro先生：

您是表面明白了，实则糊涂，不用别的，您不断提出的拉格朗日不变量是什么含义，您说说看吧。我的理解是这样：

假设一束光的光束半径是d，远场发散角是a, 介质的折射率为n，那么拉格朗日不变量的含义是无论这束光通过什么介质或者成像装置，dxaxn的乘积不会变化，这就是拉格朗日不变量。

您认为这样对不？
d如果不变化，a如果不变化，n如果不变化，拉格朗日不变量当然没变化，这有什么问题。
两束光满足了相干的条件，振幅发生了变化，光强发生了变化，和拉格朗日不变量有什么关系？有什么地方又违反了呢？

我就是很不明白，为什么相干合成（合束）在您的严重就改变了拉格朗日不变量呢？
您想想想明白您提出的相位相差180度的问题吧，哈哈。

再跟您说一遍，相干组束不是说一束光“变成”了另外一束光，是影响了另外一束光，导致了振幅（光强）的变化，光束质量没有被严重劣化（合成度高的话），懂了吗？

无知无畏 · 发表于 2012-10-29 10:18:59

Optro先生：
如果您想通俗理解，就从通俗的角度出发，形象解释，别拿出一些是是而非，不懂装懂的东西来忽悠。
如果您想从理论上来理解，那就用严谨的公式，解释清楚，为什么不行？

可以吗？

无知无畏 · 发表于 2012-11-1 10:11:30

Optro先生又去展会了？还是在酝酿新的帖子？

optro · 发表于 2012-11-3 18:19:21

无知无畏发表于 2012-11-1 10:11
Optro先生又去展会了？还是在酝酿新的帖子？

哈哈哈

optro · 发表于 2012-11-3 18:21:03

防科大刘泽金教授的学生周朴的论文《光纤激光相干合成技术研究》，被评为2012年优秀博士论文，据一位院士对我说如果没有异议，2013年10月刘泽金教授就可能被评为院士。这将是中国科学界开的最大笑话，我建议科学网公开开辟i一个区域就光纤激光相干合束的科学性进行讨论。

我认为所谓相干合成不外乎三种情形：

第一、两束光完全合成一束，这样就好似刘泽金教授希望的一样，峰值功率为2的平方，N束就是N的平方。这是一个违背基础光学原理的笑话！（我会给出理论分析）

第二、2束光相位锁定后通过一个分光棱镜合束，似乎看到了合束的希望；

第三、N束光会聚到一点，我的结论是相干会聚的功率密度不如单束光通过同样的光束系统会聚到一点强！

maicaca · 发表于 2012-11-6 01:34:14

哈哈，看得好欢乐，连鹳狸猿都被忽悠了，哈哈

无知无畏 · 发表于 2012-11-6 11:39:59

《光纤激光合成技术研究》链接在这儿
http://www.docin.com/p-119026606.html
一篇优秀的博士论文

windandsnow · 发表于 2012-11-6 22:28:39

无知无畏发表于 2012-11-6 11:39
《光纤激光合成技术研究》链接在这儿
http://www.docin.com/p-119026606.html
一篇优秀的博士论文

不知道OPTRO看了这个帖子作何回应？
http://bbs.ofweek.com/thread-667015-1-1.html
对杜普先生关于“相干合成”质疑的回应
近期我们发现杜普先生在科学网（ID dupu2008）、光电新闻网（ID optro）等行业网站上张贴了多篇关于相干合成的主题帖（见① 科学网：呼吁科学网建立专门的讨论区，讨论相干合成问题；② 激光网：相干合成是中国激光的一个耻辱；③ 科学网和激光网：中国科学界的幸运和中国激光的不幸，等等），对相干合成技术的科学性和国防科技大学的研究成果及其鉴定提出质疑。我们不得不对杜先生的观点和质疑作出澄清与说明。
   杜先生认为，所谓相干合成不外乎三种情形（摘自科学网：呼吁科学网建立专门的讨论区，讨论相干合成问题）：“第一、两束光完全合成一束，这样就好似刘泽金教授希望的一样，峰值功率为2的平方，N 束就是N 的平方。这是一个违背基础光学原理的笑话！（我会给出理论分析）；第二、2束光相位锁定后通过一个分光棱镜合束，似乎看到了合束的希望；第三、N 束光会聚到一点，我的结论是相干会聚的功率密度不如单束光通过同样的光束系统会聚到一点强！”
   杜先生认为，相干合成违背了物理学基本定律，是神话（摘自激光网：中国科学界的幸运和中国激光的不幸），并从几何光学和波动光学两个方面给出解释：“①．几何光学：假设有两束几何学的光束，具有相同的直径D1=D2=D，相同的束散半角A1=A2=A。根据拉格朗日不变量，这样两束几何光学光束永远不会成一束光，设计不出这样的光学系统。只能在空间某个位置会聚成一个点。如果会聚点的光斑直径为D0，束散全角为2*A0，这样就有：2*D0*Tan（A0）> 2*（D1*Tan(A1)+D2*Tan（A2））② 波动光学：假设有两束光的波长一样，频率相同，传输矢量K1，K2方向一样（中心方向），束散量一样δθ，它们的光斑直径是一样的（比如单模高斯光束），但是位置量（X1，Y1，Z1）和（X2，Y2，Z2）不一样，它们是不可能合并成一，{（ω0+δω），（K。+δθ），（X1，Y1，Z1），Ф0}和{（ω0+δω），（K。+δθ），（X2，Y2，Z2），Ф0}这样的波动方程。它们可以通过几何变换并列成一束光，也可以在空间会聚成一个光斑，当会聚成一个光斑的时候有：假设有7束直径相同，束散相等，波长一样的光束，并排成一个圆，通过一个光束系统会聚到空间一个点。我们使用同一个光学系统，使用一束这样的光束，把这单一的一束光会聚到同样的点上。有这样一个结果：在7束光不相干的时候，一束光的功率密度大于7束光会聚的功率密度，束散角相同，这就解释了为什么在激光加工中使用单束3000瓦激光，不使用7个1000瓦激光的原因。既是这7束光是相干的，脉冲峰值功率是7*7=49单束光，但是实际上这种相干会聚的峰值功率也不比单束光会聚的功率密度高。”
   对以上观点，我们说明如下：

一、相干合成的意义

   相干合成技术的应用背景是远距离激光定向传输（非激光加工等工业场合），激光的功率和发散角是决定远距离定向传输到达靶目标上激光功率密度的两个关键参数。然而对于实际系统来说，提高功率和压缩发散角都非易事。一方面，任何激光器的功率都不可能无限提升，例如对于光纤激光器而言，受限于泵浦源亮度、非线性效应、热效应等因素的影响，单束光纤激光的输出功率P存在极限。另一方面，由物理光学的基本原理可知，激光的发散角的光束的口径D成反比，D越大，发散角越小；但是限于光学加工、系统成本等因素，D也不可能无限增大。基于上述两个方面的考虑，人们提出了相干合成技术：系统采用N束激光并行发射，到达目标总功率为单束激光的N倍，同时控制各束激光的相位达到一致，使其彼此相干，等效于一束口径为N1/2*D的大口径光束（假设光束近场呈二维对称分布），发散角压缩至单束激光的1/ N1/2（远场光斑尺寸为单束激光的1/N），在提升输出功率的同时压缩发散角，此即相干合成技术的意义和初衷——功率提高N倍，光斑尺寸减少为单束激光的1/N，在理想情形下，峰值功率密度能够比单束激光的情形提高N2倍。（注：上述分析为理想情形，未考虑实际工程中大气湍流、吸收、发射系统抖动等因素的影响）。

二、相干合成的研究进展
相干合成技术是当前激光技术领域的研究热点，据不完全统计，国内外研究人员至少提出了20余种技术方案（参见T.Y. Fan，Laser beam combining for high-power, high radiance source, IEEE Journal of selected topics on quantum electronics, 2005, 11, 567），限于篇幅，我们仅举出最具有代表性的技术方案（目前国内外数百瓦级以及更高功率的相干合成试验大都采用该结构实现），供大家研究分析：
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         图1 常见的激光相干合成技术方案

      图1所示的系统中，种子激光被分作N路，每一路激光与一个电光相位调制器连接，经过相位调制器后的激光经过多级级联放大链路后经由准直系统后形成阵列光束输出，在输出端有一个反射镜，绝大部分激光能量反射，另一小部分透射的激光经过透镜聚焦到光电探测器上，光电探测器将光信号转换为电信号，传递到相位控制系统，相位控制系统从电信号中解算出对每一路激光施加的相位控制信号，并作用到电光相位调制器上。整个系统形成闭环后，各路激光的相位彼此相同（即彼此相干），而由反射镜反射的输出阵列光束即为期望得到的相干合成光束。系统中各路激光相位一致，并行发射，等效于一束大口径发射的相干光束，并没有采用“分光棱镜”、“完全合成一束”等。所以，非常遗憾的是，从系统结构上看，国内外的做法都外乎了杜先生所说的“① 两束光完全合成一束 ② 2束光相位锁定后通过一个分光棱镜合束”的情形。
   采用上述系统结构，美国麻省理工学院实现了8束500瓦级光纤放大器输出光束的相干合成（C.X.Yu, S.J.Augst, S.M. Redmond, et al. Optics Letter, 2011, 36, 2686），总功率达到4千瓦，这是目前光纤激光相干合成的最高水平成果之一。8束激光相干合成后的远场光强分布与单束激光的远场光强对比如图2（取自C.X.Yu 发表于Optics Letters的研究论文）所示：
昨天 22:02 上传下载附件 (11.72 KB)

                                 图 2

   由图可以看出，8束激光相干合成后的远场轴上光强是单束激光的50倍（论文中解释到：在理想的情形下应该是单束激光的64倍（即8的平方，但这是极端理想的情形，我们不能苛求达到此指标），合成的效率还有待进一步提高，但相比单束激光，还是提高了很多！因此，实验结果也外乎了杜先生所说的“③ N 束光会聚到一点，我的结论是相干会聚的功率密度不如单束光通过同样的光束系统会聚到一点强！”的情形。
   综上，无论从系统结构，还是从实验结果来看，杜先生对于相干合成的“不外乎三种情形”的论断，实在是欠全面。

   杜先生从几何光学和波动光学两个方面判断相干合成不可行，我们首先梳理一下杜先生的证明过程（由于文字较长，我们在此不转述，读者可参见本文引言部分）：
（1）在几何光学方面，杜先生的思路是：
① 【假设】：有两束几何学的光束，具有相同的直径D1=D2=D，相同的束散半角A1=A2=A。
② 【证明】：两束光只能在空间某个位置会聚成一个点，会聚点的光斑直径为D0，束散全角为2*A0。
③ 【结论】这样就有2*D0*Tan（A0）> 2*（D1*Tan(A1)+D2*Tan（A2）。
这个证明没有推理过程，就是两个符号系统的罗列。
（2）再看波动光学,证明思路是：
① 【假设】：有7束直径相同，束散相等，波长一样的光束，并排成一个圆，通过一个光束系统会聚到空间一个点。使用同一个光学系统，使用一束这样的光束，把这单一的一束光会聚到同样的点上。
② 【证明】：有这样一个结果：7束光是相干的时候，峰值功率是7*7=49单束光。
③ 【结论】：但是实际上这种相干会聚的峰值功率也不比单束光会聚的功率密度高。”
这个证明也没有推理过程，并且得出一个结论后又立即否定。这种对问题的证明和推理的方式让人难以理解。
      我们从上述证明中找不到“相干合成违背物理学基本定律”的可信依据。那么，相干合成究竟是否可行呢？实际上，相干合成技术远非本课题组原创，国外早在上个世纪60年代就开展了相关研究，已经有几十年的历史，至今仍是激光技术领域的研究热点，焕发着蓬勃的学术活力。国际上激光技术领域的顶级会议，如PHOTONICS WEST、CLEO、LASER OPTICS等，近年来都设有相干合成技术的子专题，邀请各国相干合成技术领域的研究人员开展学术研讨。美国光学学会OSA、国际光学工程协会SPIE以及美国电气与电子工程师协会IEEE等主办的期刊、会议每年都会发表多篇相干合成领域的学术论文。在汤姆森-路透集团的Web of Science 数据库里用“Coherent combining（标题）OR Coherent combination（标题）AND Laser（主题）”搜索可以发现，近五年来有来自美国、德国、法国、以色列、中国等10多个国家的30多家研究单位对该技术开展了研究，发表了235篇学术论文，用不同的技术方案实现了固体激光、光纤激光、量子级联激光等不同类型激光的相干合成（感兴趣的读者可以自行检索阅读）。另外，Wiley-Interscience 出版集团将于今年底（或明年初）出版《Coherent beam combining》（《光束的相干合成》）一书，本课题组荣幸地受到出版社的邀请，和美国麻省理工学院、英国帝国理工学院、俄罗斯科学院应用物理所、以色列Weizmann研究所等其他研究单位的课题组共同参与该书的撰写。

三、关于成果鉴定

   2010年底，我们利用自行研制的九路百瓦级光纤放大器和自行发明的单频抖动法，实现九路光纤激光相干合成，输出功率为1080瓦（Optics Letters, 2011, 35, 1308），在国际上首次实现光纤激光相干合成千瓦级输出（国家图书馆查新报告：2011-11-A13-00063），并在2011年上半年进一步将功率提升至1800瓦（Applied Physics B, 2012, 107, 785）。2011年5月27日，在长沙组织召开“千瓦级光纤激光相干合成试验系统”成果鉴定会。鉴定委员会主任是中国光学学会理事长、中国科学院院士周炳琨教授，鉴定委员会副主任是中国光学学会激光专业委员会原主任、中国工程院院士范滇元研究员和激光技术专家、中国工程院院士许祖彦研究员，鉴定专家还包括中国光学学会秘书长和多位理事，并非杜先生所谓的“行业外院士”。

四、敬告

      本课题组有关相干合成的研究成果已经在Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express等期刊上发表多篇（Applied Physics Letters, 2009, 94, 231106; Optics Letters, 2009, 34, 2939；Optics Letters, 2010, 35, 1308; Optics Letters, 2011, 36, 951；Optics Express, 2011, 19, 7312；Optics Letters, 2012, 37, 3978, Applied Physics B, 2012, 107, 785等等），相信这些刊物的审稿专家不至于不理解物理学的基本定律，请杜先生以及各位读者自行查阅。我们也欢迎和杜先生进行面对面的交流讨论，但不能用“耻辱”、“笑话”等带有人格侮辱和人身攻击性质的谩骂语言在网络上进行恶意炒作。若继续发表毫无科学和事实根据的、损害他人名誉的言论，我们将通过法律程序追究侵权责任！
      此申明。

联系方式：刘泽金（0731-84573701，zejinliu@nudt.edu.cn）
            周朴（13787234922, zhoupu203@163.com）

无知无畏 · 发表于 2012-11-6 23:11:21

我也刚刚看到这个帖子，期待Optro先生的正面回应。

smarter · 发表于 2012-11-7 08:25:59

这回当事方正式回应了，o老敢否正面pk？

弥勒 · 发表于 2012-11-7 13:21:59

本帖最后由弥勒于 2012-11-7 13:23 编辑

回错地方了，抱歉。

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