光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统及方法技术方案

光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统及方法，利用高速相机探测参考光与缩束后的光纤激光阵列在高速相机的靶面处重合并发生干涉后所产生的干涉条纹图像，将干涉条纹图像按照光纤激光阵列中子光束进行光束分离，根据分离出的每一个子光束区域内条纹的分布情况，得到各单元光束的活塞相位误差和倾斜相位误差，进而生成各相位调制器和各自适应光纤准直器的控制信号，使得所有子激光的倾斜相位、活塞相位控制到分别与参考光的倾斜相位、活塞相位一致，驱动对应的相位调制器与自适应光纤准直器，实现倾斜相位与活塞相位的同步控制。本发明专利技术实现了从光学层次上倾斜相位误差与活塞相位误差的解耦，进一步提升了相干合成的合成效率。

【技术实现步骤摘要】
光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统及方法
本专利技术涉及光纤激光相干合成
，特别是涉及一种采用高速相机对光纤激光阵列进行实时倾斜与活塞同步锁定的相位控制系统及方法。
技术介绍
激光阵列相干合成技术是获得高功率激光同时保持高的光束质量的重要方法之一，可以广泛应用于激光通信、相控阵激光雷达等领域。光纤激光相干合成系统多使用主振荡器功率放大结构实现，激光阵列来自于同一路种子激光以保证光束之间的相干性，但是由于激光阵列分别经历了不同光程，子光束之间的活塞相位大相径庭。另外由于子光束之间的发射装置彼此独立，因此出射光轴彼此存在倾斜误差。在相干合成领域，激光阵列的活塞相位与倾斜相位误差是导致合成效果下降、引起合成光斑亮度降低的主要因素，因此在相干合成系统中，要采用闭环控制系统对活塞相位与倾斜相位进行实时矫正，保持合成光束的光束质量。图1为申请人之前采用的一种光纤激光阵列相位与倾斜闭环控制系统的结构示意图。该系统是基于主振荡器功率放大(英文名称为MasterOscillatorPowerAmplifier，简称MOPA)结构设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统，其特征在于：包括种子激光器、激光分束器、光纤相位调制器、激光放大器、激光扩束准直器、自适应光纤准直器、分光镜、采样控制单元，采样控制单元包括激光缩束器、高速相机和图像采集及相位控制模块；/n种子激光器输出种子激光；激光分束器为1×(N+1)阵列激光分束器，将种子激光分为N+1个子激光，其中N路子激光用于MOPA结构相干合成输出，1路子激光用作参考光；/n光纤相位调制器有N个，激光分束器输出的N路子激光的N个输出端分别连接一个光纤相位调制器，N个光纤相位调制器分别用于锁定N路子激光的活塞相位；/n激光放大器有N+1个，其中N个激光放大器连接在光纤相...

【技术特征摘要】
1.光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统，其特征在于：包括种子激光器、激光分束器、光纤相位调制器、激光放大器、激光扩束准直器、自适应光纤准直器、分光镜、采样控制单元，采样控制单元包括激光缩束器、高速相机和图像采集及相位控制模块；
种子激光器输出种子激光；激光分束器为1×(N+1)阵列激光分束器，将种子激光分为N+1个子激光，其中N路子激光用于MOPA结构相干合成输出，1路子激光用作参考光；
光纤相位调制器有N个，激光分束器输出的N路子激光的N个输出端分别连接一个光纤相位调制器，N个光纤相位调制器分别用于锁定N路子激光的活塞相位；
激光放大器有N+1个，其中N个激光放大器连接在光纤相位调制器的输出端，对光纤相位调制器输出的子激光进行放大；激光分束器输出参考光的输出端连接一个激光放大器，对参考光进行放大，放大后的参考光输入到激光扩束准直器，用于参考光的扩束与准直，使得参考光的尺寸与高速相机的靶面尺寸相匹配；
自适应光纤准直器有N个，呈阵列排布，形成自适应光纤准直器阵列，输出光纤激光阵列；N束子激光对应的N个激光放大器之后均分别连接一个自适应光纤准直器，N个自适应光纤准直器分别用于锁定激光分束器输出的N束子激光的倾斜相位；
光纤激光阵列的光路上设置有分光镜，将光纤激光阵列的大部分功率反射到作用目标，并将小部分透射出的光纤激光阵列用于采样控制系统；参考光经激光扩束准直器后输入到高速相机，经分光镜透射出的光纤激光阵列经激光缩束器后也入射到高速相机，光纤激光阵列和参考光在高速相机的靶面处重合并发生干涉，高速相机捕获参考光与光纤激光阵列的干涉条纹图像；相位控制模块对高速相机输出的干涉条纹图像信息进行采集和处理，生成各相位调制器和各自适应光纤准直器的控制信号，使得所有子激光的倾斜相位、活塞相位控制到分别与参考光的倾斜相位、活塞相位一致，实现倾斜相位与活塞相位的同步控制。


2.根据权利要求1所述的光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统，其特征在于：相位控制模块根据干涉条纹图像信息解算出高速相机处各路子激光与参考光的活塞相位误差，并生成控制信号输出到各个相位调制器，并根据干涉条纹图像信息解算出各路子激光与参考光的倾斜相位误差，并生成控制信号输出到各个自适应光纤准直器，生成各相位调制器和各自适应光纤准直器的控制信号，使得所有子激光的倾斜相位、活塞相位控制到分别与参考光的倾斜相位、活塞相位一致。


3.根据权利要求1或2所述的光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统，其特征在于：激光缩束器包括一个大口径的长焦消球差凸透镜与一个小口径短焦消球差凸透镜，由两个透镜构成开普勒式望远镜系统，缩束比为两个透镜焦距之比，根据N个自适应光纤准直器阵列的外接圆直径与高速相机靶面尺寸的比值确定。


4.根据权利要求1所述的光纤激光阵列活塞相位与倾斜相位同步控制系统，其特征在于：用于参考光放大的激光放大器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朴，常琦，粟荣涛，马鹏飞，马阎星，吴坚，李灿，刘伟，姜曼，张雨秋，侯天悦，常洪祥，王涛，张嵩，司磊，许晓军，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43