[发明专利]一种激光相干偏振合成方法及其系统

说明书

本发明提供了一种激光相干偏振合成方法及系统，合成方法包括本振激光经过分束器后被分成N路激光，其中的一路激光作为参考光分别经过声光移频器、准直镜进行准直生成空间光，所述空间光光经合束镜的反射进入光电探测器；N‑1路分别经过相位控制器、激光准直器、激光放大级、偏振分束棱镜作用进行偏振合成输出；N‑1路待偏振分束激光经所述第一偏振分束棱镜、合束镜、光电探测器、相位检测与控制电路、相位控制器作用进行相位锁定。本发明为增加偏振合成方法的合成路数，突破传统偏振合成方法的限制，通过对合成对子光束进行相位锁定，实现每两束激光偏振合成后仍为线偏振光，并对合成后的线偏振光进行偏振方向进行控制，实现更多数量激光偏振合成。

技术领域

本发明涉及激光合成技术领域，特别是指一种激光相干偏振合成方法及其系统。

背景技术

激光合成分为相干合成和非相干合成两类，两种激光合成方法各有利弊，由于应用防线、使用限制、实现途径的不同而发展出了多种合成方案。激光相干合成的方法有外差法、随机并行梯度下降算法、多抖动法等。其中，外差法是各阵列光束与频移的参考光束进行差拍干涉，通过探测各阵列光束的相位来实时控制各光束的相位；随机并行梯度下降算法不需要参考光，只需要一个探测器探测合成光强变化，软件自动寻优补偿相位偏差而获得稳定的最大干涉光强输出；多抖动法对各阵列光束施加不同频率的小幅相位调制，利用电学相关检测方法分离出相位控制信号，同样不需要参考光且仅需要一个探测器。目前，外差法是应用最广泛、成熟度最高的激光相干合成技术。

激光非相干合成方法主要包括偏振合成方案、光谱合成方案和空间组束方案。偏振合成方案实现共孔径输出，利用偏振方向正交的两束激光通过偏振合束器件进行合成，由于正交偏振方向只有两种，因此传统偏振合成方法只能进行两束激光合成。光谱合成方案也是实现共孔径输出，利用多束激光在波长上的差别，利用棱镜、光栅等色散元件进行激光合成。空间组束方案实现多个子孔径并束输出，并通过精确控制激光指向在目标处重叠进行激光合成。由于系统简单空间组束方案使用最多，若采用共孔径输出偏振合成技术最为成熟且常用。然而，传统的激光偏振合成技术，是将两束线偏振光通过偏振合束器合成为一束，合成后的光束为非偏振光，理论上只能进行两束激光的合成。拓展应用性能有限，一般认为不是获得大功率激光输出的有效途径。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种无需进行大规模计算迭代过程，具有多链路、大功率的激光相干偏振合成方法及其系统。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种激光相干偏振合成方法，包括：

本振激光经过分束器后被分成N路激光，其中的一路激光作为参考光分别经过声光移频器、准直镜进行准直生成空间光，所述空间光光经合束镜的反射进入光电探测器；其中，N为大于1的奇数；

除所述参考光之外的N-1路分别经过相位控制器、激光准直器、激光放大级作用后分别生成N-1路待偏振分束激光，所述N-1路待偏振分束激光透过对应的第一偏振分束棱镜后每相邻第一预设路数激光在第二偏振分束棱镜处合成一路激光，每相邻第二预设路数合成后的激光在第三偏振分束棱镜处进行偏振合成输出；

所述N-1路待偏振分束激光经所述第一偏振分束棱镜反射后透过所述合束镜进入对应的光电探测器生成N-1个信号，所述N-1个信号经过相位检测与控制电路后进入相位控制器，以进行所述N-1路激光的相位锁定。

优选地，所述每相邻第二预设路数合成后的激光在第三偏振分束棱镜处进行偏振合成输出之前，还包括：每相邻第二预设路数合成后的激光分别经过相应的半波片调整后在第三偏振分束棱镜处合成并进行偏振合成输出。

优选地，所述本振激光采用1064nm的光纤激光器。