[发明专利]激光阵列活塞相位控制方法

权利要求书

1.一种激光阵列活塞相位控制方法，其特征在于，在激光阵列活塞相位控制系统中，通过相位控制器控制激光阵列中各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压进而调控各路子激光的活塞相位，各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压为各路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压与各路子激光对应的调制信号之和，各路子激光的调制信号为不同频率的双极性方波信号，其中所述激光阵列活塞相位控制系统包括种子源激光器、分束器、相位调制器、光纤激光放大系统、合束准直器、采样反射镜、聚焦透镜、光电探测器和相位控制器，所述种子源激光器的输出端连接分束器，将种子源激光器输出的光纤激光均分为n束子激光，各子激光对应的子激光传输路径上依次设有相位调制器和光纤激光放大系统，各子激光经光纤激光放大系统放大后经合束准直器准直输出到采样反射镜，经采样反射镜输出的一小部分采样光束经聚焦透镜入射到光电探测器，光电探测器将采集到的光信号转换为电信号并输出给相位控制器，相位控制器对该电信号进行处理得到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压后施加到对应的相位调制器上，进而调控各路子激光的活塞相位，所述相位控制器包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块，数据采集模块对接收的电信号进行噪声滤除和信号缩放后传送给数据处理模块；数据处理模块接收数据采集模块提供的电信号，并对该电信号进行相关解调得到各路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压，同时数据处理模块生成n个调制信号，各调制信号分别对应一路子激光；数据输出模块输出各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压并施加到对应的相位调制器上；相位控制器产生各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的方法，包括：

(1)预先设置系统运行时钟；设置相关解调的积分时间τ；设置各路子激光传输路径中相位调制器的初始相位控制偏置电压u_0(i)，i＝1,2,…,n；设置相位控制偏置电压变化固定步长Δu；设置n个调制信号f(T_i,t)，T_i为调制信号周期，t为时间，第i个调制信号f(T_i,t)对应第i路子激光，n个调制信号为n个不同频率的幅值为β的双极性方波信号；

(2)施加到各路子激光传输路径中相位调制器的初始控制电压为初始相位控制偏置电压u_0(i)与双极性方波调制信号β·f(T_i,t)之和即u_0(i)+β·f(T_i,t)；

(3)光电探测器探测目标靶面光斑中心的光强变化，光电探测器将采集到的光信号转换为电信号并输出给数据采集模块，数据采集模块对接收的电信号进行噪声滤除和信号缩放后传送给数据处理模块；

(4)数据处理模块计算各路子激光的相位误差信号，其中光电探测器输出到数据处理模块的光强变化电信号i_PD(t)与每一路子激光的双极性方波调制信号β·f(T_i,t)分别相乘，经过τ时间的积分得到各路的相位误差信号为：

其中k为系数，P_j0为第j路子激光的光功率，φ_i和φ_j为第i路子激光和第j路子激光的相位；

(5)确定下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的最终控制电压后施加到对应的相位调制器上，其中各路子激光传输路径中相位调制器的最终控制电压的确定方法如下：

取S_i的符号为相位控制偏置电压的变化方向，S_i为负时，下一次第i路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压在上一次第i路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压的基础上减小Δu，反之下一次第i路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压在上一次第i路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压的基础上增加Δu；

计算下一次施加到第i路子激光传输路径中相位调制器的控制电压为下一次第i路子激光传输路径中相位调制器的相位控制偏置电压与双极性方波调制信号β·f(T_i,t)之和；

如果计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的数值在数据输出模块输出范围内，则下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的最终控制电压即为计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压；如果计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的数值低于数据输出模块输出范围最小值，则下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的最终控制电压要在计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的基础上增加两个相位调制器半波电压V₀；如果计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的数值高于数据输出模块输出范围最大值，则下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的最终控制电压要在计算得到的下一次施加到各路子激光传输路径中相位调制器的控制电压的基础上减小两个相位调制器半波电压V₀；

(6)重复步骤(3)至(5)以进行连续补偿动态相位误差。