[發(fā)明專利]一種自適應高階橫模激光相干合成裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010121534.1
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN101794962A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊平;許冰;董理治;雷翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

1.一種自適應高階橫模激光相干合成裝置，其特征在于包括：固體激光器（1）、光束匹配系統(tǒng)（2）、變形鏡（3）、分光反射鏡（4）、衰減系統(tǒng)（5）、聚焦透鏡（6）、CCD相機（7）、計算機（8）和高壓放大器（9）；固體激光器（1）輸出的高階橫模激光經(jīng)過光束匹配系統(tǒng)（2）擴束入射到變形鏡（3）上，經(jīng)變形鏡（3）反射的光束再經(jīng)過分光反射鏡（4）分光，絕大多數(shù)能量的光束被反射輸出，少數(shù)能量的透射光經(jīng)過衰減系統(tǒng)（5）和聚焦透鏡（6）會聚到CCD相機（7）上，內置于計算機（8）的優(yōu)化算法用來處理計算機采集到的CCD相機（7）上的光斑信號，沿著使光斑峰值光強增大的方向，不斷迭代計算出所需要的控制電壓，該控制電壓經(jīng)過高壓放大器（9）放大后加載在變形鏡（3）的各個驅動器上，驅動變形鏡（3）產(chǎn)生相應的形變，補償高階橫模激光整體波前相位中的畸變、補償高階橫模光束各節(jié)線兩側旁瓣π相位躍變、使高階橫模激光各個旁瓣在遠場實現(xiàn)很好的相干合成，從而提升高階橫模激光束的相干特性，實現(xiàn)單臺高階橫模激光相干合成輸出；所述的變形鏡（3）能校正前65階zernike多項式表征的波前像差，既能產(chǎn)生π相位，又能產(chǎn)生各種復雜的波前相位，能夠補償高階橫模激光各旁瓣的π相位躍變以及整體波前相位中的畸變；?

所述的優(yōu)化算法采用隨機并行梯度下降算法SPGD，優(yōu)化算法要優(yōu)化的目標為CCD相機上焦斑的峰值光強，按照峰值光強增大的方向不斷迭代更新電壓值，具體實現(xiàn)步驟如下：?

（A）確定性能指標?

以CCD相機上焦斑的峰值光強值為優(yōu)化目標，同時作為性能指標J^(k)=J(u^k₁，u^k₂，...,u^k_n)，其中，u^k₁，u^k₂，...,u^k_n為在第k代運行時加載到變形鏡上的電壓值，下標n代表變形鏡的驅動器編號；?

（B）在確定了性能指標后，隨機產(chǎn)生一組相互獨立且同為伯努利分布的擾動電壓值δu^k₁，δu^k₂，...,δu^k_n，并將該組電壓值施加在u^k₁，u^k₂，...,u^k_n上；?

（C）在當前電壓值u^k₁，u^k₂，...,u^k_n上施加擾動電壓δu^k₁，δu^k₂，...,δu^k_n，然后計算正方向性能指標J₊^(k)=J(u^k₁+δu^k₁，u^k₂+δu^k₂，...,u^k_n+δu^k_n)和負向性能指標?

J_-^(k)=J(u^k₁-δu^k₁，u^k₂-δu^k₂，...,u^k_n-δu^k_n)；?

（D）計算u_i^k+1＝u_i^k+γδu^k_i(J^k₊-J^k_-)，i=1,2,…n,其中i表示變形鏡驅動器的序號，γ是增益系數(shù)，δ為擾動系數(shù)；γ取值范圍為0.001—0.5，δ取值范圍為0.01—1；?

（E）判斷是否滿足算法結束條件，如果滿足則結束算法迭代過程；如果不滿足則進行第k+1次迭代，轉步驟(A)。?