[发明专利]一种自适应高阶横模激光相干合成装置

权利要求书

1.一种自适应高阶横模激光相干合成装置，其特征在于包括：固体激光器（1）、光束匹配系统（2）、变形镜（3）、分光反射镜（4）、衰减系统（5）、聚焦透镜（6）、CCD相机（7）、计算机（8）和高压放大器（9）；固体激光器（1）输出的高阶横模激光经过光束匹配系统（2）扩束入射到变形镜（3）上，经变形镜（3）反射的光束再经过分光反射镜（4）分光，绝大多数能量的光束被反射输出，少数能量的透射光经过衰减系统（5）和聚焦透镜（6）会聚到CCD相机（7）上，内置于计算机（8）的优化算法用来处理计算机采集到的CCD相机（7）上的光斑信号，沿着使光斑峰值光强增大的方向，不断迭代计算出所需要的控制电压，该控制电压经过高压放大器（9）放大后加载在变形镜（3）的各个驱动器上，驱动变形镜（3）产生相应的形变，补偿高阶横模激光整体波前相位中的畸变、补偿高阶横模光束各节线两侧旁瓣π相位跃变、使高阶横模激光各个旁瓣在远场实现很好的相干合成，从而提升高阶横模激光束的相干特性，实现单台高阶横模激光相干合成输出；所述的变形镜（3）能校正前65阶zernike多项式表征的波前像差，既能产生π相位，又能产生各种复杂的波前相位，能够补偿高阶横模激光各旁瓣的π相位跃变以及整体波前相位中的畸变； 

所述的优化算法采用随机并行梯度下降算法SPGD，优化算法要优化的目标为CCD相机上焦斑的峰值光强，按照峰值光强增大的方向不断迭代更新电压值，具体实现步骤如下： 

（A）确定性能指标 

以CCD相机上焦斑的峰值光强值为优化目标，同时作为性能指标J^(k)=J(u^k₁，u^k₂，...,u^k_n)，其中，u^k₁，u^k₂，...,u^k_n为在第k代运行时加载到变形镜上的电压值，下标n代表变形镜的驱动器编号； 

（B）在确定了性能指标后，随机产生一组相互独立且同为伯努利分布的扰动电压值δu^k₁，δu^k₂，...,δu^k_n，并将该组电压值施加在u^k₁，u^k₂，...,u^k_n上； 

（C）在当前电压值u^k₁，u^k₂，...,u^k_n上施加扰动电压δu^k₁，δu^k₂，...,δu^k_n，然后计算正方向性能指标J₊^(k)=J(u^k₁+δu^k₁，u^k₂+δu^k₂，...,u^k_n+δu^k_n)和负向性能指标 

J_-^(k)=J(u^k₁-δu^k₁，u^k₂-δu^k₂，...,u^k_n-δu^k_n)； 

（D）计算u_i^k+1＝u_i^k+γδu^k_i(J^k₊-J^k_-)，i=1,2,…n,其中i表示变形镜驱动器的序号，γ是增益系数，δ为扰动系数；γ取值范围为0.001—0.5，δ取值范围为0.01—1； 

（E）判断是否满足算法结束条件，如果满足则结束算法迭代过程；如果不满足则进行第k+1次迭代，转步骤(A)。