[實用新型]一種孔徑填充裝置

有效

• 申請號: 201220303579.5
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN202815322U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王德田;陳光華;周維軍;溫偉峰;王榮波;彭其先;李澤仁
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G05D25/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及激光器相干合成領域，尤其是涉及一種利用疊加式分光干涉光路實現多路相干激光光束合成的孔徑填裝置及方法。

背景技術

為了突破單個激光器功率瓶頸的限制，將多路激光器進行相干合成從而獲得更高的激光功率輸出受到越來越多研究者的重視。在主動相干合成技術中，采用相位檢測和控制技術可以使多路光束的相位保持高度相關，但是由于光路中的光場模式以及機械裝配等原因，各路光束排布不可能無限緊密，實際激光陣列的填充因子（填充因子指的是近場激光陣列有效出光面積占整個孔徑的比率）一般遠小于?1，由此將造成激光陣列的合成光束具有多旁瓣結構，相當部分的能量將分布在旁瓣中，能量集中度低。

為了獲得遠場單一主瓣光束信號，研究者提出了幅相轉換、自成像波導、光束整形、衍射光學法、光束截斷法等孔徑填充技術。幅相轉換技術的關鍵是設計合適的相位板，但是相位板很難承受透鏡聚焦導致的極高的激光功率密度；自成像波導利用的是多模波導的“自成像”效應，但是波導的尺寸較小，容納的激光光束數量有限，另外耐高功率的自成像波導設計也是難點；光束整形通過非球面透鏡組把各路激光光束整形為振幅、相位均勻分布的平頂光束，但是具有整形功能的非球面透鏡組的設計非常困難，另外多路透鏡組的調節也非常麻煩；衍射光學法需要設計特殊的光柵，例如達曼光柵，但是該光柵還需要耐高功率激光輻照，且會因為引入熱變形等其他因素而破壞合成光束的光束質量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種疊加式分光干涉光路實現多路激光光束相干合成的孔徑填充技術，通過多個相干光束經過反射鏡、分光鏡、反饋電路等進行相位電壓誤差的控制，使多路相干光束合成為遠場單一主瓣光束信號，其中采用疊加式結構不受相干合成光束數量的限制。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種孔徑填充裝置，包括第一合成干涉光路、第二合成干涉光路、合成干涉光路、合成器、第一分光鏡、第一反饋電路，所述第一合成干涉光路輸出端、第二合成干涉光路輸出端分別與合成器第一輸入端、合成器第二輸入端連接，合成器輸出端輸出光信號經過第一分光鏡透射和發射，所述經過第一分光鏡透射的光信號輸入至第一反饋電路輸入端，所述第一反饋電路輸出端與合成器第三端口連接，其中第一合成干涉光路、第二合成干涉光路用于對輸入的兩路光信號進行功率合成；合成器用于對第一合成干涉光路、第二合成干涉光路輸出信號進行功率合成；第一分光鏡用于對合成器輸出的光信號進行反射和透射；第一反饋電路用于將分光鏡反射的光信號進行反饋光信號調節。

所述第一合成干涉光路、第二合成干涉光路分別包括第一光電相位調制器、第一反射鏡、第二分光鏡、第二反射鏡，所述第一光路通過第一電光相位調節器輸出的光信號經過第一反射鏡發射至第二分光鏡，所述第二分光鏡同時將第一反射鏡發射的光信號透射和反射，第二光路的光信號透射和反射，其中第一光電相位調制器用于對輸入的第一光路信號進行相位調節；第一反射鏡用于反射第一電光相位調制器輸出的光信號給第二分光鏡；第二分光鏡用于分別反射第一反射鏡折射的光信號，透射第二電光相位調制器的光信號形成第三光路；同時反射第二電光相位調制器的光信號給第二反射鏡，透射第一反射鏡折射的光信號給第二反射鏡；第二反射鏡用于折射第二分光鏡的折射光信號，同時折射第二分光鏡透射的信號形成第四光路；第三分光鏡用于對第三光路信號進行反射和透射；第二反饋電路用于對第三分光鏡反射的光信號進行反饋光、信號調節。

所述合成器包括第二電光相位調制器、第三反射鏡、第四分光鏡，所述第一合成干涉光路輸出端與第二電光相位調節器地一輸入端連接，第二反饋電路輸出端與第二電光相位調節器第二輸入端連接，第二電光相位調節器輸出端輸出光信號通過第三反射鏡反射至第四分光鏡，第四分光鏡同時對第三反射鏡反射光信號、第二合成干涉光路輸出光信號進行透射和折射，其中第二電光相位調制器用于通過反饋電路輸出的誤差值調節第一合成干涉光路功率值；第三反射鏡用于反射第二電光相位調制器輸出的光信號；第四分光鏡用于對第三反射鏡反射的光信號、第二合成干涉光路輸出的光信號進行反射、折射，輸出至第一分光鏡。