[發(fā)明專利]一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710429513.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN107248693B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程勇;初華;陳霞;萬強(qiáng);黎偉;曹海源;韋尚方;米朝偉;楊雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍武漢軍械士官學(xué)校
• 主分類號(hào): H01S3/10
• 分類號(hào): H01S3/10;H01S3/23
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開了一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置，包括相干合成激光器，還包括信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)運(yùn)算模塊和信號(hào)功率放大模塊，相干合成激光器包括若干激光介質(zhì)以及與各個(gè)激光介質(zhì)對(duì)應(yīng)的泵浦源，各個(gè)激光介質(zhì)設(shè)置在輸出鏡和角錐棱鏡之間，激光介質(zhì)產(chǎn)生的激光經(jīng)過角錐棱鏡反射后注入到對(duì)應(yīng)的激光介質(zhì)，輸出鏡輸出相干激光。本發(fā)明提高了控制精度，解決基于角錐的多路激光相干合成的同步問題，提高相干合成效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置，適用于多路激光器驅(qū)動(dòng)及控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高功率激光器在科學(xué)研究、工業(yè)加工和軍事武器等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用，而要實(shí)現(xiàn)高功率激光器，目前大多采用多路激光相干合成的方案，為了保證激光器輸出能量最集中，避免能量損失，多路激光的同步是非常重要的。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于受到線路、電子元器件以及其他電磁干擾等因素的影響，要想做到多路激光的絕對(duì)同步是非常困難的。因此，需要一種對(duì)多路激光進(jìn)行同步驅(qū)動(dòng)的裝置及方法，能夠?qū)す馄鞯尿?qū)動(dòng)進(jìn)行控制，并根據(jù)具體的應(yīng)用條件，自適應(yīng)地改變驅(qū)動(dòng)的延時(shí)及脈寬，實(shí)現(xiàn)最大的能量輸出。

基于角錐棱鏡的相干合成激光器利用角錐棱鏡的反射特性，即不管入射光線與其底面成何種角度入射，光線經(jīng)棱鏡的三個(gè)反射面依次全反射后，出射光線始終是反向平行于入射光線，并以錐頂呈中心對(duì)稱分布。利用角錐棱鏡，以互注入鎖相的方式實(shí)現(xiàn)多根激光介質(zhì)的相位鎖定，使得多路激光的頻率、相位、脈寬盡可能保持一致，從而實(shí)現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量的相干合成激光輸出。但在實(shí)際應(yīng)用中，頻率、相位、脈寬不可能保證完全一致，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)改變各路激光的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，耗時(shí)耗力，且存在一定誤差，而采用自適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方法可以避免手動(dòng)調(diào)節(jié)的誤差輸入，且快速穩(wěn)定，大幅提高激光器的相干性，從而保證高功率、高光束質(zhì)量的輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)角錐棱鏡相干合成激光器，提供一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置，可以對(duì)各路相干激光進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，解決激光相干合成輸出的同步問題，實(shí)現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置，包括相干合成激光器，還包括信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)運(yùn)算模塊和信號(hào)功率放大模塊，相干合成激光器包括若干激光介質(zhì)以及與各個(gè)激光介質(zhì)對(duì)應(yīng)的泵浦源，各個(gè)激光介質(zhì)設(shè)置在輸出鏡和角錐棱鏡之間，激光介質(zhì)產(chǎn)生的激光經(jīng)過角錐棱鏡反射后注入到對(duì)應(yīng)的激光介質(zhì)，輸出鏡輸出相干激光，

信號(hào)采集模塊將每路相干激光轉(zhuǎn)換為相干激光電信號(hào)輸出到信號(hào)處理模塊；

信號(hào)處理模塊將相干激光電信號(hào)濾波后獲得相干激光頻率方波；

信號(hào)運(yùn)算模塊通過各個(gè)相干激光頻率方波的首波時(shí)間計(jì)算各個(gè)相干激光的相位差；根據(jù)各個(gè)相干激光的相位差補(bǔ)償各個(gè)相干激光對(duì)應(yīng)的泵浦源的泵浦驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得補(bǔ)償后的泵浦驅(qū)動(dòng)信號(hào)，補(bǔ)償后的泵浦驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到信號(hào)功率放大模塊；

信號(hào)功率放大模塊根據(jù)補(bǔ)償后的泵浦驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)泵浦源使得各個(gè)相干激光的相位差減小。

如上所述的信號(hào)采集模塊個(gè)數(shù)與相干激光的路數(shù)對(duì)應(yīng)，每個(gè)信號(hào)采集模塊包括濾光片、第一差分光電二極管、第二差分光電二極管和運(yùn)算放大器，第一差分光電二極管和第二差分光電二極管分別對(duì)經(jīng)過濾光片過濾自然光后的同一相干激光進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換為差值信號(hào)輸出到運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器對(duì)差值信號(hào)進(jìn)行放大獲得相干激光電信號(hào)并將相干激光電信號(hào)輸出到信號(hào)處理模塊。

如上所述的信號(hào)處理模塊個(gè)數(shù)與相干激光的路數(shù)對(duì)應(yīng)，每個(gè)信號(hào)處理模塊包括濾波器和比較器，相干激光電信號(hào)通過濾波器濾波處理后輸入到比較器中，比較器將濾波后的相干激光電信號(hào)與設(shè)定閾值比較獲得相干激光頻率方波。