[发明专利]一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置

说明书

本发明公开了一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置，包括模拟主激光器、模拟信标激光器、第一光束变倍系统、光束耦合传输系统、自适应光学系统、第二光束变倍系统、第三光束变倍系统、模拟吸收池系统、主激光/信标光分光元件、主激光探测光学窄带滤光元件、主激光探测光学衰减元件、聚焦透镜、主激光远场探测相机。该装置能够实现低功率红外波段模拟主激光准直/聚焦传输状态下的等效大气传输热晕效应可控产生及其自适应光学补偿的实验室模拟，且具有系统规模紧凑、可重复工作稳定性高、加工工艺成熟、相比于高功率激光光源的实现方式成本相对较低等优点。

技术领域

本发明涉及一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置，可用于产生实时可控的等效激光大气传输热晕效应，以定量评估热晕效应对激光大气传输及其自适应光学补偿效果的影响。

背景技术

热晕效应是高能激光大气传输中最为严重的非线性效应之一，其形成机理是：大气中某些气体成分吸收传输激光能量、并通过热驰豫加热传输激光路径上的大气时，由于大气密度变化进而形成热透镜；在大气横向风的影响下，热透镜导致传输激光产生的光束弯曲、强度分布畸变、光束尺度扩展、能量集中度退化等效应，从而限制了高能激光通过大气传输后的有效平均功率密度，对高能激光的实际工程应用产生不利影响。自适应光学(Adaptive Optics，AO)的概念最早起源于解决天文望远镜观测所遇到的大气湍流扰动问题，它是通过对受大气湍流扰动影响的动态光学波前畸变进行实时测量、并利用能动型光学波前校正器对其进行快速补偿，从而使实际光学系统具备自动适应外界环境变化、始终保持理想性能的光学新技术。理论与实验均表明，自适应光学是能够应对热晕效应进行相位补偿、提高传输光束质量的有效技术途径。然而，由于热晕效应与传输激光的强度分布密切相关，改善后的传输激光与大气吸收介质之间存在进一步地相互作用。因此，利用自适应光学技术应对大气热晕非线性效应的相位补偿与应对传统大气湍流线性效应的相位补偿是有所不同的，为了定量评估热晕效应对激光大气传输及其自适应光学补偿效果的影响、明确激光大气传输热晕效应的自适应光学校正机理、优化激光大气传输热晕效应的自适应光学校正技术，有必要开展激光大气传输热晕效应及其自适应光学补偿的室内模拟与实验研究。然而，考虑文献报道传能应用对主激光波长的选择性，采用高功率红外激光光源实现热晕效应及其自适应光学补偿的室内模拟无疑大大增加了实验室系统的成本。目前，现有技术尚未有关低功率红外波段模拟主激光条件下等效大气传输热晕效应及其自适应光学补偿的实验室模拟装置的技术与报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置。首先，充分考虑现有技术传能应用对主激光波长的选择性、以及控制实验室内等效热晕效应可实现的规模与成本，该装置能够实现低功率红外波段模拟主激光条件下的等效大气传输热晕效应可控产生及其自适应光学补偿的实验室模拟，以定量评估热晕效应对激光大气传输及其自适应光学补偿效果的影响。并且，该装置具有系统规模紧凑、可重复工作稳定性高、加工工艺成熟、相比于高功率激光光源的实现方式成本相对较低等优点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置，包括模拟主激光器、模拟信标激光器、第一光束变倍系统、光束耦合传输系统、自适应光学系统、第二光束变倍系统、第三光束变倍系统、模拟吸收池系统、主激光/信标光分光元件、主激光探测光学窄带滤光元件、主激光探测光学衰减元件、聚焦透镜、主激光远场探测相机。

其中，所述模拟主激光器发射的主激光波长为红外波段，可以选择1.0μm等多波段，发射功率可调节、最大发射功率满足数十瓦；所述模拟信标激光器发射的信标光波长为可见波段，可以选择0.532μm、0.589μm或0.633μm等波段；