[发明专利]一种激光光束相位一致性控制方法及控制电路

说明书

技术领域

本发明属于激光光束相位一致性控制领域，具体涉及到的是激光光束相位一致性的控制电路和控制方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，激光的应用己成为现实。激光现在已经应用于激光无缝焊接、激光高温切割、激光测距、激光定向、激光雷达探测等行业，涉及军用、民用、工业、临床医学等多个领域。

激光在实际应用中必须充分利用光束的方向性和高能量才能更好的实现各种功能。高能量和方向性优势的实现需要通过激光光束相位一致性的控制提高光束合成有效性。鉴于激光光束相位一致性在激光应用中的重要性，本发明介绍一种激光光束相位一致性控制的实现方法和控制电路。

发明内容

针对背景技术的需求，本发明提出了一种激光光束相位控制电路及控制方法，本发明提取多路光束并通过相位控制电路提取激光光束相位差信息，产生激光光束相位调制信号，形成激光光束相位控制信号。本发明能够实现多路光束相位一致性的控制，使光束合成达到最优光强。本发明具有在工程上容易实现，容易批量生产等特点，本发明能根据实际需求对系统扩展，容易操作，效果明显。

本发明的技术方案是：

一种激光光束相位一致性控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：多路光束形成，激光源经过激光分束器后，形成n路光束，将其中n-1路光束经光纤送至相位调制补偿器，另外一路作为参考光束，其中n大于等于2；

步骤二：探测信号的获取，

将相位调制补偿器输出的从光束和参考光束采集光束样本并送至光束合成器，样本光束经光束合成器后，再经过光电转换器形成含有从光束和参考光束之间相位差信息的电信号，即探测信号；

步骤三：数据处理获取中频信号；解调本振和回波中频率相同的信号混频时，产生直流相位差信息；解调本振和探测信号中频率不同的信号混频时产生交流信号、各次谐波、杂散和干扰信号；由于混频电路的非线性特性和探测信号非单一性，接收解调电路的输出是含有直流相位差信息和各种干扰成分的中频信号；

步骤四：滤除中频信号中的交流干扰成分分离出直流相位差信息，再经过加权放大，形成直流的相位补偿信号；并通过激光光束的相位调制信号和相位补偿信号合成相位控制信号；相位控制信号为：

其中D为直流的相位补偿信号，A为相位调制信号；，L是接收解调电路输出的相位差信息；

步骤五：相位调制信号通过相位调制补偿器对从光束的相位进行调制。

如上所述的激光光束相位一致性控制的方法，其特征在于，所述的步骤二中探测信号的成分用公式为：

，其中，和分别是参考光束和第束信号光的振幅， 是激光频率，和分别是主光束和第束信号光的初始相位，代表第束光被调制的振幅，表示射频调制频率。

如上所述的激光光束相位一致性控制的方法，其特征在于，所述的步骤三中频信号公式为：

其中：L为直流信号，是参考光束和从光束之间的相位差信息，随从光束和参考光束之间相位差变化而变化； 是解调电路和其它参考光束形成的交流干扰信息，N为是白噪声。

一种控制激光光束相位一致性控制电路，包括n路独立的相位控制电路，每路相位控制电路包括模拟电路、数字电路和偏置电路；

模拟电路包括接收解调电路和频率产生电路，接收解调电路和回波信号通过混频实现相位差信息的解调，解调出从光束和参考光束间的相位差信息；频率产生电路主要产生频点可以控制的相位调制信号和数字信号处理时钟信号；

数字电路包括信号从单端向差分转换、模拟信号向数字信号转换、积分滤波、加权放大、数模转换；

偏置电路把直流的相位补偿信号和交流的相位调制信号合成为相位控制信号；

其特征在于：模拟信号输出的含有相位差信息的中频信号经过模数转化，进入FPGA进行积分运算，通过积分滤除杂波，加权放大，再经过数模转变和信号放大形成相位差补偿信号；通过数字信号积分，完成直流相位补偿信号中交流干扰信号的滤除；相位补偿信号的放大倍数根据激光相位调制补偿器的参数灵活调节，其中n大于等于2。

如上所述的激光光束相位一致性控制电路，其特征在于：所述的每路模拟电路、数字电路和偏置电路的设计、指标、结构形状完全一致。

附图说明

图1相位控制系统框图；

图2相位控制电路信号流程图；

图3模拟电路原理框图；

图4数字电路原理框图；

图5数字信号处理示意图；

图6偏置电路示意图；