[发明专利]激光阵列活塞相位控制方法

说明书

本发明提供一种激光阵列活塞相位控制方法，包括激光阵列活塞相位控制系统，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，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。本发明能够在降低硬件研制难度的基础上实现更多路数的激光阵列的相位控制。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，具体地涉及一种激光阵列活塞相位控制方法。

背景技术

高功率光纤激光在材料焊接、切割等领域具有强烈的应用需求。利用多束激光进行相干合束是获取高功率激光的有效手段之一。在该方案中，一般采用主振荡功率放大器结构，由种子激光分束成若干束子激光，每一路激光分别放大之后再通过合束装置进行合束。实现相干合成的关键技术之一就是对各路激光的活塞相位进行控制，使各路激光之间的相位差尽可能的小，从而获取稳定高效的远场合成效果。利用对每一路激光施加不同频率的小幅度的高频正弦调制，然后用针孔采集部分远场光斑能量进行相关解调得到每一路的相位信息用于矫正各路之间的相位差。随着用于相干合成激光路数的提高，用于调制的高频正弦信号频率数量增加，使用模拟电路制作控制电路难度加大，若使用数字电路生成正弦调制信号，受采样点数和数字电路系统时钟的限制，可以使用的调制信号频率受限。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种激光阵列活塞相位控制方法。在本发明中采用不同频率的双极性的方波信号对各路激光进行相位调制，然后再进行相位差矫正。通过该技术方案，可以降低相位控制电路的研制难度，在保证控制带宽的前提下增加合成路数，为进一步提高相干合成路数实际操作具有重要意义。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种激光阵列活塞相位控制方法，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。

作为本发明的优选方案，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。优选地，其中所述种子源激光器为低功率窄线宽光纤激光器。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，所述n个调制信号为n个不同频率的幅值为β的正交双极性方波信号。

作为本发明的优选方案，本发明中所述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：