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World File Search System激光阵列
耦合 - ridge波导量子级联激光阵列在λ〜5μm
摘要：在这项工作中，我们通过采用了一个操作的耦合 - ridge波导（CRW）结构，证明了以λ〜5μm的激光为λ〜5μm的高功率量子级联激光（QCL）阵列。五元素QCL阵列进行了模拟和制造，以将CRW结构扩展到中波红外状态。通过正确设计山脊和空间的几何形状，可以观察到约10°的衍射限制强度曲线附近的主峰的侧面远场。通过引入埋入的2阶分布式反馈（DFB）光栅，在25°C下以高于1 W的辐射功率的底物发射。单个纵向模式的操作是通过更改良好的细胞波长调音系数为–0.2 cm –1 /k的温度来获得的。
二维可重构非厄米规范激光阵列
光子非厄米系统中的拓扑效应近期引发了一系列非凡的发现，包括非互易激光、拓扑绝缘体激光器和拓扑超材料等等。这些效应虽然在非厄米系统中实现，但都源于其厄米分量。本文，我们通过实验证明了由二维激光阵列中的虚规范场引起的拓扑趋肤效应和边界敏感性，这与任何厄米拓扑效应有着根本的不同，并且是开放系统所固有的。通过选择性地和非对称地向系统中注入增益，我们在芯片上合成了一个虚规范场，它可以根据需要灵活地重新配置。我们不仅证明了非厄米拓扑特征在非线性非平衡系统中保持不变，而且还证明了可以利用它们来实现强度变形的持久相位锁定。我们的工作为具有强大可扩展性的动态可重构片上相干系统奠定了基础，对于构建具有任意强度分布的高亮度源具有吸引力。
集成阵列波导光栅的单束量子级联激光阵列
摘要：量子级联激光器 (QCL) 因其灵活的设计和紧凑的体积而成为一种无处不在的中红外光源。制造具有高功率水平和良好光束质量的多波长 QCL 芯片对于许多应用而言都是非常可取的。在本研究中，我们通过在单个芯片上集成五个 QCL 增益部分阵列和阵列波导光栅 (AWG)，展示了 λ ∼ 4.9 µ m 单片波长光束组合 (WBC) 红外激光源。来自切割面的光反馈使激光能够产生，而集成的 AWG 将每个增益部分的发射光谱锁定到其相应的输入通道波长，并将它们的信号在空间上组合到单输出波导中。我们的芯片具有来自公共孔径的高峰值功率，每个输入通道超过 0.6 W，在脉冲模式下运行时，边模抑制比 (SMSR) 超过 27 dB。我们的主动/被动集成方法可实现从 QCL 脊到 AWG 的无缝过渡，无需再生长或衰减耦合方案，从而实现稳健的设计。这些结果为开发适用于高光谱成像等应用的高度紧凑中红外源铺平了道路。
使用定向激光驱动的光帆
摘要 - 对人类定居的探索和建立对火星的兴趣正在迅速增长。要实现这一目标，将需要快速运输来携带重要的物资和货物。当前的火星任务至少需要150天，在紧急情况或紧急需求的情况下，这将太长。因此，我们提出了一种尖端技术，该技术可能会使运输时间短达20天：激光驱动的光帆。这种推进方法使用地面激光阵列来推动一个小型轻巧的航天器，该航天器连接到轻帆至非常高速的速度，使任务比目前的任务快得多。通过使用MATLAB模型和激光推进计算工具，我们可以看到并确定这些任务的最佳轨迹和出发窗口。我们讨论了这些轨迹，并表明在2030 - 2032年之间的27个月内，在特定的启动窗口中可能进行了这些任务，但在此期间也面临实际挑战。在太阳连接期间，由于太阳的接近度，这种快速的运输任务受到限制，但是当过境时间要求放松时，在所有轨道相时都可以快速过境。激光阵列能够产生高达13吉瓦的激光阵列，以使20天的任务具有5 kg的航天器，能够将有价值的轻质货物携带到连接附近，但在反对周围只需要0.55 gw。所需的航天速度始终超过太阳系逃逸速度，而轨迹是双曲线。对未来工作的重要挑战涉及减速和进入，下降和着陆的机制和过程。火星上的基于地面的激光阵列可以解决这一挑战的某些方面，但是轨道几何限制了减速潜力，这意味着有效载荷需要对大型减速和影响g-负载稳健。对火星的这些20天任务可以作为更复杂，遥远任务的前身。可以提高航天器质量能力，同时还可以通过优化激光阵列和轻型帆性能来减少运输时间。也可以同时推出和增强多个航天器，以承担更多有效载荷并降低成本。这项工作旨在作为一个概念证明，即可以通过此类任务运输轻巧的有效载荷。可以在接下来的几十年中开发实现快速运输任务的技术，并将其应用于其他天体的深空任务，并将其旅行到星际空间。
低功耗手持移动设备的自由空间光学通信
本研究展示了一种使用移动设备进行基于阵列的自由空间光 (FSO) 通信的机器学习 (ML) 方法。现代作战人员需要非射频 (RF) 通信方法来消除与 RF 通信相关的风险，例如检测、窃听和干扰。FSO 通信有望实现巨大的吞吐量，并具有其他优势，例如低拦截/检测概率和抗干扰性。然而，大气条件会通过在信道上引入衰落和噪声，从而显著降低实现的性能。为了提高信道弹性和吞吐量，我们在发射器处使用激光阵列采用空间代码，并在信道字母表上训练多个 ML 模型以在接收器处提供高效解码。我们在训练过程中比较了单次检测 (SSD) MobileNet 模型与 You-Only-Look-Once 模型的性能，并使用训练后的 SSD MobileNet 模型演示了通过概念验证系统进行的数据传输。我们详细介绍了概念验证的硬件和软件实现，它使用手持移动设备和一系列低成本、低功耗激光器。未来的实验计划将结合前向误差校正和在现实条件下进行更远距离的测试。
使用激光设计快速火星运输任务...
以快速前往火星为设计目标，探索定向能应用于航天器任务设计。随着光子激光技术的不断发展，预计将实现前所未有的尺寸（直径 10 米）和功率（100 兆瓦）的地球激光阵列。这种尺寸的相控阵激光器结合大气补偿，能够将激光功率传送到地月空间的航天器，入射激光通过充气反射器聚焦到氢加热室中。然后，氢推进剂通过喷嘴排出，实现 3000 秒的比冲。该架构可通过回燃机动立即重复使用，以返回推进装置，同时仍在地球激光的射程范围内。能够承受更大的激光通量，从而实现高推力和高比冲的组合，与激光电推进相比，这种方法更具优势，并且占用的参数空间类似于气芯核热火箭（无需反应堆）。加热室及其相关的再生冷却和推进剂处理系统是设计的关键要素，在本研究中受到特别关注。还详细分析了经过 45 天的飞行后到达火星所需的天体动力学和极端空气捕获机动。讨论了激光热推进作为太阳系及其他地区其他快速飞行任务的有利技术的应用。
![arxiv：2106.10961v1 [physics.class-ph] 2021年6月21日](/simg/g:\will\search\icon\source\f\ffbf326e867a19a18ff1d07bd023b1a160aeddc2.webp)
arxiv：2106.10961v1 [physics.class-ph] 2021年6月21日
将航天器发送到我们自己的太阳系中的行星和其他物体的任务几乎已经成为常规。突破性的星际计划旨在将我们的视野扩展到我们自己的太阳系以外的地平线，远离我们最接近的邻居Alpha Centauri System，距离地球有4.2光年[1]。这个巨大的距离意味着即使是迄今为止最快的人造飞机，Parker太阳能探针（预测的最接近太阳方法的最接近光速的最高速度为0.064％），将需要6500年才能到达Al-Pha Centauri。通过化学燃料加速加速的航天器需要在Or-der中携带大量的燃料，以达到接近光速的任何明显部分的速度。一个天然能源来源的自然候选者是光，这是几十年前提出的[3，4]。这是突破性星际计划采取的方法的基本原理。的目的是通过将基于地球的激光阶段阵列加速到光速的20％，将其带有有效载荷的超轻帆艇送到Alpha Centauri [5]。这将使帆可以到达Proxima Centauri并在大约26年内将信号发送回地球；一切都在人类的一生中。帆有望具有约一克的质量，有效载荷包含探测器和电子设备，将信号发送回具有相似质量的地球[6]。在这个宏伟愿景的各个方面都有许多科学和加强挑战，包括激光阵列设计[7]，材料选择[6，8]，帆在加速下[9]，热管理[6，10，11]和通信[12]。差异表明，将帆加速至最终速度的“合理”方案如下[5]：帆的总面积约为10 m 2，净收入激光强度约为10 gw m-2。帆被加速至光速的20％，距离
精选项目
Ajoy, Ashok 加州大学伯克利分校 CA 扫描高场核磁仪 AFOSR Amezcua Correa, Rodrigo 中佛罗里达大学 FL 高功率光纤激光器的自动激光微加工 AFOSR Arruda, Ellen 密歇根大学 MI 自触发可重构复合拓扑机械超材料 ONR Asadi Zanjani, Navid 佛罗里达大学 FL 用于先进封装物理保证 (SAPPA) 的扫描声学显微镜 ONR Banerjee, Rajarshi 北德克萨斯大学 TX 用于加速发现复杂浓缩合金的组合处理技术 AFOSR Bank, Seth 德克萨斯大学奥斯汀分校 TX 用于原子控制线性和非线性光物质相互作用的合成系统 AFOSR Bardeen, Christopher 加州大学河滨分校 CA 用于测量光机械材料动力学的皮秒条纹相机 ONR Bardet, Philippe 乔治华盛顿大学 DC 用于新型高速和3D 测速 ONR Baumann-Pickering, Simone 加利福尼亚大学，圣地亚哥分校 CA 深海声学和光学捕食者-猎物观测 ONR Beg, Farhat 加利福尼亚大学，圣地亚哥分校 CA 用于 Z 箍缩和烧蚀研究的紧凑型实验系统 (CESZAR) 线性变压器驱动器 AFOSR Behadm, Nader 威斯康星大学 WI 用于高功率相控阵天线和微波系统研究的超宽带功率放大器系统 ONR Bonnel, Julien Woods Hold 海洋研究所 MA 使用气枪系统进行长距离低频声学传播 ONR Bouteiller, Jean 南加州大学 CA 用于神经系统多尺度建模的高效尺度桥接方法 ARO Braiman, Yehuda 中佛罗里达大学 FL 用于水下应用的高效、可扩展、高功率、多频蓝色二极管激光阵列 ONR