一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法，装置包括：多个激光光束输出模块，每个激光光束输出模块用于输出激光单光束；合束模块包括合束机构和与激光单光束一一对应的电动调整镜；分光模块，位于合束光束传输的路径上；缩束模块，位于监测光束传输的路径上，用于对监测光束中各激光单光束进行缩束和准直；微透镜阵列，位于缩束准直光束传输的路径上，微透镜阵列中的每个微透镜用于透过缩束准直光束中的一束激光单光束；感光元件，位于微透镜阵列远离缩束模块的一侧的焦面上，用于对透过每个微透镜的激光单光束进行成像，形成监测图像；处理模块，与感光元件和每个电动调整镜连接。以自适应调整激光光束的指向。以自适应调整激光光束的指向。以自适应调整激光光束的指向。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法。

技术介绍

[0002]大规模阵列光束在高能激光、复合参量激光等系统中有重要应用，然而受热畸变、震动、干扰等因素影响，想要长时间稳定各光束的指向非常困难，在某些应用场景甚至需要实时精确调节各光束的指向，例如在大气中远距离传输。
[0003]现有技术通常是在使用前一次性调节好，通过结构的稳定性来确保各光束指向不变，对于工作在的复杂环境中的大阵列光束无能为力。即便在能够应用的场景，其过程繁琐，不易维护，不得不采取定期拆下重新标定的方式来解决随工作时间不断增加的误差效应。同时体积庞大，线缆杂乱，难于集成。
[0004]还有些方案通过分立探测器件分别探测各光束的指向，这些方案只能在少量光束合成装置中使用，能够承载的光束数量很少，一般不超过7路，并且很难实现执行机构变形镜与形变单元与光束阵列精确一一对应，不能解决实时性和一致性的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法，以解决大规模阵列光束的自适应调节问题，该专利技术既可以根据固定基准闭环调节阵列光束指向以形成内光路净化系统，也可以根据目标处波前探测器件给出的实时闭环基准来调节阵列光束指向，形成能够矫正大气湍流扰动的自适应光学系统。本专利技术可等效于一种针对阵列光束的简易变形镜系统。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种阵列光束的自适应光学监控装置，包括：多个激光光束输出模块，每个所述激光光束输出模块用于输出激光单光束；合束模块，所述合束模块包括合束机构和与所述激光单光束一一对应的电动调整镜，每个所述电动调整镜用于反射入射至所述电动调整镜的激光单光束进入所述合束机构，所述合束机构用于对多束激光单光束进行合束形成传输方向同向的合束光束；分光模块，位于所述合束光束传输的路径上，用于分离所述合束光束形成使用光束和监测光束，所述使用光束的功率大于所述监测光束的功率；缩束模块，位于所述监测光束传输的路径上，用于对所述监测光束中各激光单光束进行缩束和准直，形成缩束准直光束；微透镜阵列，位于所述缩束准直光束传输的路径上，所述微透镜阵列中的每个微透镜用于透过所述缩束准直光束中的一束所述激光单光束；感光元件，位于所述微透镜阵列远离所述缩束模块的一侧的焦面上，用于对透过每个微透镜的所述激光单光束进行成像，形成监测图像；处理模块，与所述感光元件和每个所述电动调整镜连接，用于基于所述监测图像
计算每束所述激光单光束中心的当前位置，并基于所述微透镜阵列中的微透镜中心或标准图像，计算每束所述激光单光束中心的当前位置与标准位置的差值，以根据所述差值调整与所述激光单光束对应的所述电动调整镜的反射角度。
[0007]可选的，所述合束光束为阵列排布或者蜂窝状排布。
[0008]可选的，所述合束机构包括与所述电动调整镜一一对应的反射镜，每个所述反射镜的镜面与所述电动调整镜的镜面相对设置，用于反射自电动调整镜反射后的激光单光束形成合束光束；多个所述反射镜的镜面围绕形成棱台形状；所述棱台形状的合束机构的中轴线为所述合束光束的传输方向；或者，多个反射镜的镜面形成阵列排布形状，所述阵列排布形状的合束机构的中轴线为所述合束光束的传输方向。
[0009]可选的，所述分光模块上设置有反射率大于99%且小于100%的反射膜层。
[0010]可选的，所述缩束模块包括沿合束光束传输方向依次设置的长焦聚焦镜头组和准直镜头组，所述长焦聚焦镜头组的焦距与所述准直镜头组的焦距之比为缩束比例。
[0011]可选的，各所述电动调整镜至所述分光模块的光程相等。
[0012]可选的，所述阵列光束的自适应光学监控装置，还包括：与所述电动调整镜一一对应设置的补偿平面反射镜，所述补偿平面反射镜位于所述激光单光束的传输路径上，用于补偿调整所述激光单光束的出射坐标参数，并反射所述激光单光束至所述电动调整镜的镜面上。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种阵列光束的自适应光学监控方法，基于如本专利技术第一方面任一项所述的阵列光束的自适应光学监控装置实现，包括：获取所述监测光束的监测图像；基于所述监测图像计算每束所述激光单光束中心的当前位置；并基于所述微透镜阵列中的微透镜中心或标准图像，计算每束所述激光单光束中心的当前位置与标准位置的差值；根据所述差值调整与所述激光单光束对应的所述电动调整镜的反射角度。
[0014]可选的，所述根据所述差值调整与所述激光单光束对应的所述电动调整镜的反射角度包括：根据所述差值以及标定算子调整与所述激光单光束对应的所述电动调整镜的反射角度对应的驱动电压，以调整所述反射角度；其中，所述差值、所述驱动电压和所述标定算子满足以下公式：，其中，所述驱动电压为，，所述差值为Δx，Δy，所述标定算子为。
[0015]可选的，所述标定算子由以下标定方法获取：对于每个所述电动调整镜：
向驱动所述电动调整镜沿第一方向偏转的第一驱动轴施加驱动电压，沿第二方向偏转的第二驱动轴不施加驱动电压，获取自所述电动调整镜调整的所述激光单光束的图像的质心偏移；向驱动所述电动调整镜沿第二方向偏转的第二驱动轴施加驱动电压，沿第一方向偏转的第一驱动轴不施加驱动电压，获取自所述电动调整镜调整的所述激光单光束的图像的质心偏移，所述第一方向为x方向，所述第二方向为y方向；建立方程：，根据所述方程解算。
[0016]本专利技术实施例提供的一种阵列光束的自适应光学监控装置及其方法，其中装置包括多个激光光束输出模块、合束模块、分光模块、缩束模块、微透镜阵列模块、感光元件、处理模块，通过处理模块根据监测图像的位置信息，对电动调整镜进行相应调整，能够实现对大阵列光束的等效波前探测，输出的数据通过各光路的独立调整机构可以用于实时闭环全局控制各光束的指向，等效于一套自适应光学系统，无缝对接其技术成果，同时充分利用合束激光系统现有的控制机构，不增加额外成本的情况下实现了自适应矫正。
[0017]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例一提供的一种阵列光束的自适应光学监控装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种阵列光束的自适应光学监控装置中微透镜阵列和感光元件获取监测图像的过程示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种微透镜子孔径的独立监测区域示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种微透镜阵列排布示意图；图5是图4的A部分放大示意图；图6是本专利技术一个实施例的合成光束的传输截面；图7是本专利技术实施例提供的一种合束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列光束的自适应光学监控装置，其特征在于，包括：多个激光光束输出模块，每个所述激光光束输出模块用于输出激光单光束；合束模块，所述合束模块包括合束机构和与所述激光单光束一一对应的电动调整镜，每个所述电动调整镜用于反射入射至所述电动调整镜的激光单光束进入所述合束机构，所述合束机构用于对多束激光单光束进行合束形成传输方向同向的合束光束；分光模块，位于所述合束光束传输的路径上，用于分离所述合束光束形成使用光束和监测光束，所述使用光束的功率大于所述监测光束的功率；缩束模块，位于所述监测光束传输的路径上，用于对所述监测光束中各激光单光束进行缩束和准直，形成缩束准直光束；微透镜阵列，位于所述缩束准直光束传输的路径上，所述微透镜阵列中的微透镜用于透过所述缩束准直光束中的一束所述激光单光束；感光元件，位于所述微透镜阵列远离所述缩束模块的一侧的焦面上，用于对透过每个微透镜的所述激光单光束进行成像，形成监测图像；处理模块，与所述感光元件和每个所述电动调整镜连接，用于基于所述监测图像计算每束所述激光单光束中心的当前位置，并基于所述微透镜阵列中的微透镜中心或标准图像，计算每束所述激光单光束中心的当前位置与标准位置的差值，以根据所述差值调整与所述激光单光束对应的所述电动调整镜的反射角度。2.根据权利要求1所述的阵列光束的自适应光学监控装置，其特征在于，所述合束光束为阵列排布或者蜂窝状排布。3.根据权利要求2所述的阵列光束的自适应光学监控装置，其特征在于，所述合束机构包括与所述电动调整镜一一对应的反射镜，每个所述反射镜的镜面与所述电动调整镜的镜面相对设置，用于反射自电动调整镜反射后的激光单光束形成合束光束；多个所述反射镜的镜面围绕形成棱台形状；所述棱台形状的合束机构的中轴线为所述合束光束的传输方向；或者，多个反射镜的镜面形成阵列排布形状，所述阵列排布形状的合束机构的中轴线为所述合束光束的传输方向。4.根据权利要求1所述的阵列光束的自适应光学监控装置，其特征在于，所述分光模块上设置有反射率大于99%且小于100%的反射膜层。5.根据权利要求1所述的阵列光束的自适应光学监控装置，其特征在于，所述缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维平，
申请(专利权)人：苏州镭陌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：