[发明专利]一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法

权利要求书

1.一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：实现该方法所需要的器件包括光纤相位补偿器(1)、光纤偏振合束器(2)、光纤偏振控制器(3)、光纤检偏器(4)、光电探测器(5)和合成控制器(6)，光纤偏振合束器(2)包括第一光纤偏振合束器(2-1)和第二光纤偏振合束器(2-2)，该方法通过级联的相位控制和偏振控制、利用光纤和光纤器件实现三路输入光束的高效相干偏振合成，输出线偏振光；包括相位控制模块和偏振控制模块，所述的相位控制模块包括光纤相位补偿器(1)组和第一光纤偏振合束器(2-1)，两束偏振方向互相垂直的线偏振光由第一光纤偏振合束器(2-1)合为一束，利用置于第一光纤偏振合束器(2-1)前端的光纤相位补偿器(1)组补偿输入光束之间的相位差，使合成光束变为偏振方向沿光纤慢轴的线偏振光，以进行下一级合成；所述的偏振控制模块包括第二光纤偏振合束器(2-2)和光纤偏振控制器(3)，两束偏振方向互相垂直的线偏振光由第二光纤偏振合束器(2-2)合为一束，利用置于第二光纤偏振合束器(2-2)后端的光纤偏振控制器(3)对合成光束的偏振态进行控制，使合成光束为偏振方向沿光纤慢轴的线偏振光；合成光束经光纤检偏器(4)后，利用光电探测器(5)探测输出线偏振光的光能量；合成控制器(6)接收光电探测器(5)的电信号，采用优化控制算法产生控制电压，同时作用于光纤相位补偿器(1)组和光纤偏振控制器(3)，使探测光强最大化，从而实现高效的相干偏振合成；以此方法为基础，输入光束的路数拓展到三路以上，输入光束两两进行相干偏振合成，若输入光束的光强一致，则利用相位控制模块补偿输入光束的相位差，若输入光束的光强不一致，则利用偏振控制模块直接对合成后光束的偏振态进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述光纤偏振合束器(2)正向使用时可将两束偏振态互相垂直的线偏振光合束至一根保偏光纤中，反向使用时可实现输入光束的偏振分解，输出两束偏振方向互相垂直的线偏振光；所述光纤偏振合束器(2)的内置晶体为方解石、偏硼酸钡(α-BBO)、金红石(TiO₂)或紫外熔融石英；内置晶体的一侧熔接有两根保偏光纤分支，分别对应1端口和2端口；晶体的另一侧与一根保偏光纤熔接，对应3端口；1端口和2端口的光纤慢轴分别与晶体偏振状态的最大透射方向对准；3端口的光纤慢轴方向相对于1端口的光纤慢轴方向顺时针旋转了45°。

3.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述光纤相位补偿器(1)为铌酸锂光纤相位补偿器或压电陶瓷环光纤相位补偿器。

4.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述光纤偏振控制器(3)为方位角型偏振控制器、延迟量型偏振控制器或方位角-延迟量型偏振控制器。

5.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述光电探测器(5)为光电二极管、光电三极管或光电倍增管，光电探测器的工作波长范围覆盖所述的混合相干偏振合成方法所使用的激光束的光波长。

6.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述光电探测器(5)为雪崩光电二极管。

7.根据权利要求1所述的一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法，其特征在于：所述合成控制器(6)的控制算法采用随机并行梯度下降算法、遗传算法、模拟退火算法、多抖动法、单频抖动法或外差法。