[发明专利]全光纤网络大阵元数目相干阵列及其相位控制方法

说明书

本发明提出一种全光纤网络大阵元数目相干阵列及其相位控制方法，由2级以上的光路单元级联而成；种子激光输入第一级光路单元，第一级光路单元对种子激光进行分束、相位调制、放大后输出，第一级光路单元输出M₁路一级单元光束输入到第二级光路单元中，第二级光路单元对M₁路一级单元光束分别进行分束、相位调制、放大后输出，第二级光路单元输出的M₁×M₂路二级单元光束输入到下一级光路单元中，以此类推，第N级光路单元输出M₁×M₂×...×M_N路N级单元光束；相位控制单元将第N级光路单元输出的各路N级单元光束锁定为同相位输出。本发明采用全光纤网络来实现多级光束阵列的搭建，可以扩展为多级阵列，且不受阵列光束排布影响。

技术领域

本发明涉及光学相控阵技术领域，具体是全光纤网络大阵元数目相干阵列及其相位控制方法。

背景技术

激光相控阵技术通过对各路激光的相位进行控制，使阵列激光满足一定的相位分布，从而实现对阵列激光的调控，可以广泛应用于激光通信、激光雷达和定向能技术等领域。目前，激光相控阵系统是主要采用了主振荡器功率放大(英文名称为MasterOscillator nower Amnlifier，简称MOnA)，通过将阵列激光锁定为同相位输出，从而达到提升远场光斑能量集中度的目的(参考文献1：周朴,粟荣涛,马阎星,等.激光相干合成的研究进展:2011-2020[J].中国激光,2021,48(4):0401003)。目前，相干阵列主要采用基于空间结构的外部锁相技术，即各路激光形成阵列光束输出后，利用分光镜提取部分射阵列光束，然后利用相机或者光电探测器提取相位控制的反馈信号，利用相位控制电路对各路激光的活塞相位进行实时控制，实现阵列光束的相位锁定(参考文献2：粟荣涛,尹明,杨保来,等.用于大阵元相干合成的相位控制方法及控制电路.申请号201611094825.X)。随着合成路数和功率的提升，分光镜的尺寸和功率密度也需要随之增加，会限制系统的规模。为了解决这个问题，我们提出了不需要利用分光镜对阵列激光进行采样的相干阵列，并给出了相位控制方法(参考文献3：粟荣涛,常洪祥,龙金虎,等.分布式全光纤激光相控阵系统及其相位控制方法.发明专利申请号202111163656.1；参考文献4：粟荣涛,常洪祥,龙金虎,等.全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法.发明专利申请号202111663407.9)。

但是，上述全光纤相干阵列中，需要利用一个相位控制电路对N路激光的相位进行锁定，相位控制带宽会随着激光路数的提升而下降，系统的路数扩展能力受到限制。

发明内容

本发明提供一种全光纤网络大阵元数目相干阵列及其相位控制方法，通过构建多级全光纤激光网络和探测光网络，利用多级相位控制器同时工作，实现大阵元数目相干阵列的相干合成。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全光纤网络大阵元数目相干阵列，包括：

种子激光器，用于输出波长为λ₁的种子激光；