[发明专利]一种基于角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动装置

说明书

本发明公开了一种基于角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动装置，包括相干合成激光器，还包括信号采集模块、信号处理模块、信号运算模块和信号功率放大模块，相干合成激光器包括若干激光介质以及与各个激光介质对应的泵浦源，各个激光介质设置在输出镜和角锥棱镜之间，激光介质产生的激光经过角锥棱镜反射后注入到对应的激光介质，输出镜输出相干激光。本发明提高了控制精度，解决基于角锥的多路激光相干合成的同步问题，提高相干合成效率。

技术领域

本发明属于激光技术领域，特别涉及一种基于角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动装置，适用于多路激光器驱动及控制领域。

背景技术

高功率激光器在科学研究、工业加工和军事武器等领域具有重要的应用，而要实现高功率激光器，目前大多采用多路激光相干合成的方案，为了保证激光器输出能量最集中，避免能量损失，多路激光的同步是非常重要的。在实际应用过程中，由于受到线路、电子元器件以及其他电磁干扰等因素的影响，要想做到多路激光的绝对同步是非常困难的。因此，需要一种对多路激光进行同步驱动的装置及方法，能够对激光器的驱动进行控制，并根据具体的应用条件，自适应地改变驱动的延时及脉宽，实现最大的能量输出。

基于角锥棱镜的相干合成激光器利用角锥棱镜的反射特性，即不管入射光线与其底面成何种角度入射，光线经棱镜的三个反射面依次全反射后，出射光线始终是反向平行于入射光线，并以锥顶呈中心对称分布。利用角锥棱镜，以互注入锁相的方式实现多根激光介质的相位锁定，使得多路激光的频率、相位、脉宽尽可能保持一致，从而实现高功率、高光束质量的相干合成激光输出。但在实际应用中，频率、相位、脉宽不可能保证完全一致，传统的方法是根据实验结果或经验手动改变各路激光的驱动参数，耗时耗力，且存在一定误差，而采用自适应的驱动方法可以避免手动调节的误差输入，且快速稳定，大幅提高激光器的相干性，从而保证高功率、高光束质量的输出。

发明内容

本发明的目的是针对角锥棱镜相干合成激光器，提供一种基于角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动装置，可以对各路相干激光进行自动调整，解决激光相干合成输出的同步问题，实现高功率、高光束质量的激光输出。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动装置，包括相干合成激光器，还包括信号采集模块、信号处理模块、信号运算模块和信号功率放大模块，相干合成激光器包括若干激光介质以及与各个激光介质对应的泵浦源，各个激光介质设置在输出镜和角锥棱镜之间，激光介质产生的激光经过角锥棱镜反射后注入到对应的激光介质，输出镜输出相干激光，

信号采集模块将每路相干激光转换为相干激光电信号输出到信号处理模块；

信号处理模块将相干激光电信号滤波后获得相干激光频率方波；

信号运算模块通过各个相干激光频率方波的首波时间计算各个相干激光的相位差；根据各个相干激光的相位差补偿各个相干激光对应的泵浦源的泵浦驱动信号获得补偿后的泵浦驱动信号，补偿后的泵浦驱动信号输出到信号功率放大模块；

信号功率放大模块根据补偿后的泵浦驱动信号驱动泵浦源使得各个相干激光的相位差减小。

如上所述的信号采集模块个数与相干激光的路数对应，每个信号采集模块包括滤光片、第一差分光电二极管、第二差分光电二极管和运算放大器，第一差分光电二极管和第二差分光电二极管分别对经过滤光片过滤自然光后的同一相干激光进行采集并转换为差值信号输出到运算放大器，运算放大器对差值信号进行放大获得相干激光电信号并将相干激光电信号输出到信号处理模块。

如上所述的信号处理模块个数与相干激光的路数对应，每个信号处理模块包括滤波器和比较器，相干激光电信号通过滤波器滤波处理后输入到比较器中，比较器将滤波后的相干激光电信号与设定阈值比较获得相干激光频率方波。