[發(fā)明專利]光纖激光相干合成系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911315624.1
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111064067B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊振;史俊鋒;李曄;孫鑫鵬;徐林;李朝陽;李青松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器裝備研究院
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10;H01S3/23
• 代理公司: 北京金咨知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11612
• 代理人: 秦景芳

本發(fā)明提供了一種光纖激光相干合成系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：調(diào)制器模塊，用于根據(jù)相互正交獨立的偽隨機序列對子光束進行相位調(diào)制并根據(jù)設定頻率對參考光束移頻；光纖激光放大器模塊，用于對調(diào)制后的子光束功率放大；激光準直發(fā)射模塊，用于將子光束和參考光束準直輸出；合成采樣模塊，用于將準直輸出的各子光束與參考光束合成并轉(zhuǎn)換為電信號；數(shù)字相位調(diào)制解調(diào)模塊，用于根據(jù)參考光束的移頻頻率和各偽隨機序列對電信號進行解調(diào)，得到各路子光束與參考光束的相位差；調(diào)制器模塊還用于根據(jù)相位差對子光束進行相位補償。通過上述方案能夠解決在光纖激光相干合成過程中由于子光束數(shù)量增加而導致探測器和解調(diào)電路過多，進而導致合成效果不佳的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖激光相干合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大功率光纖激光器具有功率密度高、光束質(zhì)量好、熱管理方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，近年來獲得了飛速發(fā)展。與傳統(tǒng)的固體和化學激光器相比，光纖激光器結(jié)構(gòu)簡單，具有易于制造和維護等優(yōu)勢，使其在遠程焊接、三維切割等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并在國防及現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域也有著良好的應用潛力。然而，受限于光纖本身的熱效應、非線性效應、泵浦技術(shù)、模式不穩(wěn)定等因素，單路光纖激光器輸出功率存在極限。

現(xiàn)有技術(shù)中，通過多光路主動鎖相相干合成技術(shù)，在克服單路光纖激光器輸出功率極限的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)更高功率的激光輸出。主動鎖相相干合成技術(shù)多采用外差法隨機并行梯度下降法、頻域多抖動法。其中，外差法在子光束增多時，需要設置與子光束路數(shù)相同的探測器和解調(diào)電路，以實現(xiàn)對各路子光束的相位差的檢出和補償，整個系統(tǒng)設備數(shù)量以及連接復雜度極具增加，難以調(diào)節(jié)。同時，通過多個探測器和解調(diào)電路檢出的各路子光束的相位差，由于各探測器和解調(diào)電路的硬件差異，也會導致檢出的相位差并不準確，無法通過相位補償進行協(xié)調(diào)，使各路子光束無法相干合成或者效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光纖激光相干合成系統(tǒng)，以解決在光纖激光相干合成過程中由于子光束數(shù)量增加而導致探測器和解調(diào)電路過多，進而導致合成效果不佳的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是：

一方面，提供一種光纖激光相干合成系統(tǒng)，包括：

調(diào)制器模塊，用于接收從一路光束分出的多路子光束和一路參考光束，根據(jù)偽隨機序列對相應路的所述子光束進行相位調(diào)制，并根據(jù)設定頻率對所述參考光束進行移頻；其中，每所述路子光束對應一個所述偽隨機序列，且各所述偽隨機序列兩兩相互正交獨立，且各偽隨機序列的第2m項與第2m-1項取值不同，m為正整數(shù)；

光纖激光放大器模塊，用于對相位調(diào)制后的所述多路子光束進行功率放大；

激光準直發(fā)射模塊，用于將移頻后的所述參考光束和功率放大后的各路所述子光束進行準直輸出；

合成采樣模塊，用于對準直輸出的所有所述子光束和所述參考光束進行相干合成，并將相干合成得到的信號光轉(zhuǎn)換為電信號；

數(shù)字相位調(diào)制解調(diào)模塊，用于接收所述電信號，根據(jù)所述設定頻率和各所述偽隨機序列對所述電信號進行相位解調(diào)，得到各路所述子光束與所述參考光束的相位差，并輸出相位補償控制信號；

所述調(diào)制器模塊，還用于根據(jù)所述相位補償控制信號對各路所述子光束進行相位補償并鎖定，以使所有路所述子光束在所述合成采樣模塊中相干合成時發(fā)生相干增強。

在一些實施例中，所述調(diào)制器模塊包括：

信號源，用于產(chǎn)生設定頻率的調(diào)制信號；

聲光調(diào)制器，用于根據(jù)所述調(diào)制信號對所述參考光束進行移頻；

多個相位調(diào)制器，用于根據(jù)各所述偽隨機序列對相應路的所述子光束進行相位調(diào)制，以及根據(jù)所述相位補償控制信號對各路所述子光束進行相位鎖定。