[發明專利]激光陣列活塞相位控制方法

有效

• 申請號: 202011084859.7
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112202040B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 周樸;常洪祥;馬鵬飛;粟榮濤;馬閻星;吳堅;李燦;劉偉;姜曼;常琦;侯天悅;張雨秋;王濤;張嵩;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/23
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

1.一種激光陣列活塞相位控制方法，其特征在于，在激光陣列活塞相位控制系統中，通過相位控制器控制激光陣列中各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓進而調控各路子激光的活塞相位，各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓為各路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓與各路子激光對應的調制信號之和，各路子激光的調制信號為不同頻率的雙極性方波信號，其中所述激光陣列活塞相位控制系統包括種子源激光器、分束器、相位調制器、光纖激光放大系統、合束準直器、采樣反射鏡、聚焦透鏡、光電探測器和相位控制器，所述種子源激光器的輸出端連接分束器，將種子源激光器輸出的光纖激光均分為n束子激光，各子激光對應的子激光傳輸路徑上依次設有相位調制器和光纖激光放大系統，各子激光經光纖激光放大系統放大后經合束準直器準直輸出到采樣反射鏡，經采樣反射鏡輸出的一小部分采樣光束經聚焦透鏡入射到光電探測器，光電探測器將采集到的光信號轉換為電信號并輸出給相位控制器，相位控制器對該電信號進行處理得到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓后施加到對應的相位調制器上，進而調控各路子激光的活塞相位，所述相位控制器包括數據采集模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊，數據采集模塊對接收的電信號進行噪聲濾除和信號縮放后傳送給數據處理模塊；數據處理模塊接收數據采集模塊提供的電信號，并對該電信號進行相關解調得到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓，同時數據處理模塊生成n個調制信號，各調制信號分別對應一路子激光；數據輸出模塊輸出各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓并施加到對應的相位調制器上；相位控制器產生各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的方法，包括：

(1)預先設置系統運行時鐘；設置相關解調的積分時間τ；設置各路子激光傳輸路徑中相位調制器的初始相位控制偏置電壓u_0(i)，i＝1,2,…,n；設置相位控制偏置電壓變化固定步長Δu；設置n個調制信號f(T_i,t)，T_i為調制信號周期，t為時間，第i個調制信號f(T_i,t)對應第i路子激光，n個調制信號為n個不同頻率的幅值為β的雙極性方波信號；

(2)施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的初始控制電壓為初始相位控制偏置電壓u_0(i)與雙極性方波調制信號β·f(T_i,t)之和即u_0(i)+β·f(T_i,t)；

(3)光電探測器探測目標靶面光斑中心的光強變化，光電探測器將采集到的光信號轉換為電信號并輸出給數據采集模塊，數據采集模塊對接收的電信號進行噪聲濾除和信號縮放后傳送給數據處理模塊；

(4)數據處理模塊計算各路子激光的相位誤差信號，其中光電探測器輸出到數據處理模塊的光強變化電信號i_PD(t)與每一路子激光的雙極性方波調制信號β·f(T_i,t)分別相乘，經過τ時間的積分得到各路的相位誤差信號為：

其中k為系數，P_j0為第j路子激光的光功率，φ_i和φ_j為第i路子激光和第j路子激光的相位；

(5)確定下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的最終控制電壓后施加到對應的相位調制器上，其中各路子激光傳輸路徑中相位調制器的最終控制電壓的確定方法如下：

取S_i的符號為相位控制偏置電壓的變化方向，S_i為負時，下一次第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓在上一次第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓的基礎上減小Δu，反之下一次第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓在上一次第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓的基礎上增加Δu；

計算下一次施加到第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓為下一次第i路子激光傳輸路徑中相位調制器的相位控制偏置電壓與雙極性方波調制信號β·f(T_i,t)之和；

如果計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的數值在數據輸出模塊輸出范圍內，則下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的最終控制電壓即為計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓；如果計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的數值低于數據輸出模塊輸出范圍最小值，則下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的最終控制電壓要在計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的基礎上增加兩個相位調制器半波電壓V₀；如果計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的數值高于數據輸出模塊輸出范圍最大值，則下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的最終控制電壓要在計算得到的下一次施加到各路子激光傳輸路徑中相位調制器的控制電壓的基礎上減小兩個相位調制器半波電壓V₀；

(6)重復步驟(3)至(5)以進行連續補償動態相位誤差。