[發(fā)明專利]一種基于多抖動法的低重頻光纖激光相干合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110405343.6
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113125120B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝群;曹杰;張佳利;程陽;吳佳蔚;陶禹
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J9/02
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種基于多抖動法的低重頻光纖激光相干合成方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、算法執(zhí)行單元開始工作并初始化參數(shù)數(shù)據(jù)，為后續(xù)利用窗口濾波算法做準(zhǔn)備；同時，連續(xù)光纖激光器為系統(tǒng)提供線偏振、窄線寬連續(xù)光；

步驟二、一路參考臂脈沖光經(jīng)主振蕩功率放大器實(shí)現(xiàn)功率放大后，再經(jīng)光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后輸出到偏振分光棱鏡；另一路信號臂脈沖光經(jīng)相位調(diào)制器相位補(bǔ)償后，經(jīng)主振蕩功率放大器進(jìn)行功率放大后，同樣由光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直成與參考臂光束具有相同尺寸大小的光斑后輸出到偏振分光棱鏡；兩束高功率脈沖光在偏振分光棱鏡合束后傳輸?shù)礁裉m棱鏡；在格蘭棱鏡中，兩束高功率脈沖激光相干合成后到達(dá)分光鏡；合成光束的大部分由分光鏡水平輸出；小部分由分光鏡反射后經(jīng)孔徑光闌到達(dá)光電探測器；

步驟三、光電探測器將攜帶環(huán)境相位噪聲的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡髠鞯侥?shù)轉(zhuǎn)換模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)一步將電信號轉(zhuǎn)化為算法執(zhí)行單元可處理的數(shù)字信號；

步驟四、算法執(zhí)行單元初步從信號幅度上檢測脈沖噪聲點(diǎn)；

步驟五、算法執(zhí)行單元從寬度上進(jìn)一步區(qū)分脈沖噪聲點(diǎn)和相位噪聲點(diǎn)；

步驟六、由步驟四和步驟五確定采樣點(diǎn)為脈沖噪聲時，然后設(shè)置一個濾波窗口實(shí)現(xiàn)濾波；

步驟七、由以上步驟對摻雜在相位噪聲中的脈沖信號濾除后，再利用多抖動鎖相算法補(bǔ)償兩光束之間的相位，將補(bǔ)償?shù)南辔灰噪娦盘柗绞浇?jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊反饋到電光相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償；在幾百納秒的時間內(nèi)，即可將兩路脈沖光的相位差補(bǔ)償?shù)?；此時，兩路低重頻光纖脈沖光在遠(yuǎn)場即可實(shí)現(xiàn)高能量集中度、高光束質(zhì)量相干合成。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于多抖動法的低重頻光纖激光相干合成方法，其特征在于，步驟一的實(shí)現(xiàn)方法為：

模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊采集到的當(dāng)前信號點(diǎn)電壓信號值V_max預(yù)設(shè)為0，V_max所對應(yīng)的信號點(diǎn)位置坐標(biāo)V_add預(yù)設(shè)為1，所采集到信號點(diǎn)的電壓閾值預(yù)設(shè)為Th，脈沖寬度預(yù)設(shè)為τ，脈沖展寬后預(yù)設(shè)為τ₁，濾波窗口大小預(yù)設(shè)為d，信號點(diǎn)數(shù)波動系數(shù)β取值范圍預(yù)設(shè)為(0.8～1)；

連續(xù)光纖激光器出光后，經(jīng)連續(xù)光纖放大器放大后傳輸?shù)诫姽鈴?qiáng)度調(diào)制器；在電光強(qiáng)度調(diào)制器中，由任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖觸發(fā)信號將連續(xù)光調(diào)制成低重頻脈沖光；經(jīng)保偏隔離器到光纖分束器后被分成兩路，分別為一路參考臂和一路信號臂。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于多抖動法的低重頻光纖激光相干合成方法，其特征在于，步驟四的實(shí)現(xiàn)方法為：

相干合成系統(tǒng)中，在沒有脈沖噪聲干擾的情況下，相位噪聲信號局部表現(xiàn)為有著相近的信號值；采樣點(diǎn)的距離越小，信號的相關(guān)程度越高，相位噪聲的差值越小；此時，相鄰兩個相位噪聲之間的信號值之差必然小于一定的數(shù)值；當(dāng)脈沖噪聲出現(xiàn)時，它的幅值會遠(yuǎn)離鄰域內(nèi)的信號值，脈沖噪聲占有相對比較小的孤立區(qū)域，這是從信號幅度上檢測脈沖噪聲點(diǎn)的判斷依據(jù)；假設(shè)y_i-1，y_i，y_i+1分別為i-1，i，i+1相鄰三個信號采樣點(diǎn)對應(yīng)的信號值，相鄰三個信號幅值之間的關(guān)系定義為：

式(1)表示信號的自相關(guān)性，其中k表示噪聲幅值變化率，可以針對不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)際情況而定，Th表示閾值；如果式(1)成立，則初步確立該信號點(diǎn)y_i未被脈沖噪聲污染，程序返回到步驟一繼續(xù)從信號幅度上檢測脈沖噪聲點(diǎn)；反之，則確立為該信號點(diǎn)y_i被脈沖噪聲污染，程序進(jìn)入下一步判斷以再次確認(rèn)是否為脈沖噪聲。