[发明专利]基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统

权利要求书

1.基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统，其特征在于：包括种子源激光器、功率分束器、相位调制器、光纤放大器、采样分束器，收发一体端帽，准直/成像透镜，相位锁定模块以及成像模块；

种子源激光器的输出端连接功率分束器，功率分束器将种子源激光器输出激光均分为N路子光束，各路子光束分别对应一路子光束传输路径；各路子光束传输路径上依次设有相位调制器、光纤放大器、采样分束器、收发一体端帽以及准直/成像透镜，各路子光束经收发一体端帽发射到准直/成像透镜后准直输出到目标；相邻的两路子光束传输路径间均设有一个相位锁定模块，相邻的两路子光束传输路径中的采样分束器各自分出部分光束到对应的相位锁定模块实现两路光束间的相位锁定，各路子光束分别与其相邻的子光束进行相位锁定，以此类推实现所有子光束相位锁定；所述相位锁定模块包括合成端耦合器、合成端探测器和锁相控制电路，相邻的第i路和第i+1路子光束传输路径中的采样分束器各自分出部分光束传输到对应的相位锁定模块中的合成端耦合器进行干涉，生成评价函数，然后经合成端探测器转化为电信号输出到锁相控制电路，锁相控制电路产生相位控制信号输出到第i+1路子光束传输路径中的相位调制器，实现第i路和第i+1路子光束传输路径中两路子光束间的相位锁定；

各收发一体端帽上均设置有成像光纤束，各收发一体端帽的成像光纤束中不同位置处的成像光纤对应于来自目标的不同空间频率的反射或散射光；任意两个收发一体端帽中相同位置处的成像光纤组成成像干涉对，实现对某一空间频率光信号的探测；各成像干涉对与成像模块连接以获得目标重构图像，所述成像模块包括成像端耦合器、成像端探测器和成像处理电路，各成像干涉对分别对应连接一个成像端耦合器，各成像端耦合器分别对应连接一个光电探测器，所有光电探测器的输出端连接到成像电路，成像干涉对输出的光信号通过对应的成像端耦合器实现干涉，之后经对应光电探测器转化为电信号，所有光电探测器输出的电信号都输入到成像处理电路以获得目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统，其特征在于：所述合成端耦合器采用商用1×2保偏光纤耦合器，合成端耦合器的两条输入光纤分别连接相邻两路子光束传输路径中两个采样分束器的一根采样光纤，合成端耦合器合成后的输出光纤与合成端探测器连接；所述合成端探测器采用商用光纤耦合型光电探测器，响应带宽大于锁相控制电路输出的控制信号的最高频率，光学响应波段涵盖来自种子源激光器的发射激光波长，探测灵敏度与合成端光纤耦合器输出光功率匹配，尾纤型号与合成端耦合器输出光纤型号匹配；所述锁相控制电路采用单片机、FPGA或DSP信号处理器，接收从合成端探测器传来的电信号，并生成相应的相位控制信号传输给相位调制器，锁相控制电路上运行的锁相算法为爬山法、抖动法或者SPGD算法，锁相控制电路将相邻的两路子光束相位锁定为同相，进而实现所有子光束的相位锁定。

3.根据权利要求1所述的基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统，其特征在于：所述的成像端耦合器采用商用1×2光纤耦合器，成像端耦合器的两条输入光纤分别连接组成一对成像干涉对中的两根成像光纤，成像耦合器合成后的输出光纤与成像端探测器连接，成像端耦合器的输入光纤型号需与成像光纤型号匹配；所述成像端探测器采用商用光纤耦合型光电探测器，响应带宽大于1kHz，光学响应波段涵盖来自目标反射或散射的探测光波段，所述成像处理电路采用计算机，接收从各成像端探测器传来的电信号，并基于光学干涉成像算法获得目标图像。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统，其特征在于：所述种子源激光器采用商用单频或窄线宽保偏光纤激光器。

5.根据权利要求4所述的基于光学干涉成像的收发一体光纤激光阵列相干合成系统，其特征在于：所述功率分束器采用商用1×N保偏光纤分束器；所述光纤放大器采用商用窄线宽保偏光纤激光放大器，输出功率由用户根据需求确定，输入功率与相位调制器输出功率匹配。