[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

说明书

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，种子源激光器的输出端连接功率分束器，将种子源激光器输出激光均分为N路，各路子光束对应的传输路径上均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，以实现所有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，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，各成像干涉对与成像模块连接以获得目标重构图像。本发明使得光纤激光相干合成系统获得了对远距离目标高分辨率成像的功能。

技术领域

本发明涉及光纤激光相干合成技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

光纤激光阵列相干合成技术是获得高亮度激光输出的重要途径之一，在空间光通信、激光传能、激光雷达等激光远距离传输领域具有广阔的应用前景。

但是，目前光纤激光相干合成系统的研究主要集中于阵列光束的合成与发射方面。目前的光纤激光相干合成系统不具备对目标进行成像探测的功能。在需要对目标进行成像探测时，则需要另外结合分立的探测望远镜。但是这种组合的目标探测方式，存在探测光与发射光光轴偏差较大、系统体积重量庞大等问题，限制了其在空间光通信、激光传能等领域中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种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，使光纤激光阵列相干合成系统具备共光路高分辨率成像功能。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

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，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。

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。

作为本发明的优选方案，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。