[发明专利]全光纤分布式相位探测及阵列光束相干合成系统

说明书

本发明提供一种全光纤分布式相位探测及阵列光束相干合成系统，包括第一种子源激光器、1×n光纤分束器、第一相位调制器、第一光纤放大器、第一光纤准直器、分光镜、第二光纤准直器、第二相位调制器、光程调节器、2×2光纤耦合器、第一光电探测器、光纤环形器、1×(n‑1)光纤分束器、第二光电探测器、第二种子源激光器、第一控制器以及第二控制器，其中第二种子源激光器与第一种子源激光器的波长不同，第二光纤准直器对第一种子源激光器输出的第一激光高透，对第二种子源激光器输出的第二激光高反。本发明可有效提升大口径大数量阵列光束相干合成系统的锁相控制带宽和系统稳定性，减小系统体积规模。

技术领域

本发明属于阵列光束相干合成技术领域，更具体地，涉及一种全光纤分布式相位探测及阵列光束相干合成系统。

背景技术

阵列光束相干合成技术是获得高亮度激光输出的重要途径之一，在空间光通信、激光传能、激光雷达等激光远距离传输领域具有广阔的应用前景。

目前，阵列光束相干合成技术普遍采用如下方案实现，种子源激光器输出激光经光纤分束器后分为n束，之后经过相位调制器、光纤放大器和光纤准直器后输出到空间，空间阵列光束由分光镜分为两部分，大部分激光功率经反射输出到目标，透射的小部分功率经聚焦透镜聚焦后输入到带针孔的光电探测器中。光电探测器将光信号转换为电信号，即相位控制算法的评价函数信号。控制器中运行相位锁定算法(比如SPGD算法、多抖动算法、单频抖动算法等)，根据评价函数信号生成相位控制信号加载到对应的相位调制器上，从而实现阵列光束的相位锁定。

随着应用需求的不断提高，相干阵列光束阵元数量和合成光束尺寸也将进一步增大。当前技术将存在如下困难。一是要求聚焦透镜口径进一步增大。为了获得合适的聚焦光斑尺寸，透镜焦距也将进一步增大(比如口径为10cm的聚焦透镜要求的焦距在1m以上)，从而增大了系统的体积规模；二是随着光束数量的增加，当前方案中基于单光电探测器的锁相技术存在锁相控制带宽严重下降的问题；三是存在较多空间光学元件，系统稳定性不高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种全光纤分布式相位探测及阵列光束相干合成系统，可有效提升大口径大数量阵列光束相干合成系统的锁相控制带宽和系统稳定性，减小系统体积规模。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

全光纤分布式相位探测及阵列光束相干合成系统，包括第一种子源激光器、1×n光纤分束器、第一相位调制器、第一光纤放大器、第一光纤准直器、分光镜、第二光纤准直器、第二相位调制器、光程调节器、2×2光纤耦合器、第一光电探测器、光纤环形器、1×(n-1)光纤分束器、第二光电探测器、第二种子源激光器、第一控制器以及第二控制器，其中第二种子源激光器与第一种子源激光器的波长不同，第二光纤准直器对第一种子源激光器输出的第一激光高透，对第二种子源激光器输出的第二激光高反；