[发明专利]激光相干阵列和控制方法

说明书

本申请涉及一种激光相干阵列和控制方法，所述激光相干阵列包括：顺次连接的种子激光、激光分束器、2条以上由相位调制器、激光放大器、激光准直器、分光镜、激光扩束器以及空间相位延迟器组成的光通路、激光合束器、相位探测模块、相位控制器。该激光相干阵列无需通过大口径分光镜提取整个激光阵列的光场信息，就能实现激光阵列的相位控制，具有结构紧凑、激光阵列输出口径易于扩展的优点。

技术领域

本申请涉及光学相干合成技术领域，特别是涉及一种激光相干阵列和控制方法。

背景技术

激光阵列可以广泛应用于激光通信、激光雷达和定向能技术等领域。基于主振荡器功率放大(英文名称为Master Oscillator Power Amplifier，简称MOPA)的激光相干阵列能够实现合成孔径发射，增加系统发射口径，减小激光的传输发散角。

图1为现有技术中的激光相干阵列的结构示意框图。该系统主要包含种子激光101、激光分束器102、多个相位调制器103、多个激光放大器104、多个激光准直器105、分光镜111、透镜112、小孔光阑113、光电探测器114和相位控制模块115。种子激光101发射的激光经激光分束器102进行分束后，各路激光分别进入相位调制器103。各相位调制器103分别与各对应的激光放大器104光路连接。各激光放大器104分别与激光准直器105光路连接。各激光准直器105出射的激光形成阵列激光传输到分光镜111。99％的高功率激光经分光镜111分光后发射到作用目标处；1％的低功率激光经分光镜111分光后携带光学信息入射到相位探测模块，相位探测模块通常由一个透镜112、一个小孔光阑113和一个光电探测器114组成，用于提取合成光束远场光斑的中央主瓣能量。光电探测器114产生的电信号输出到相位控制模块115。相位控制模块115解算出各路激光之间的相位误差，生成控制信号并输出到各相位调制器103。相位控制信号调整各路激光的活塞相差，使输出的阵列激光保持相位相同。

但是，上述激光相干阵列中为了探测各路激光之间的活塞相位，需要一个分光镜111和一个透镜112。随着激光阵列口径的增大，分光镜111和透镜112的口径也会随之增大。分光镜111和透镜112的重量和价格随口径呈非线性增长。同时为了保持小孔光阑113处的光斑大小，需要增加透镜112的焦距。综上，当激光阵列口径增大时，系统的重量和紧凑性等将受限于分光镜111和透镜112。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够用于克服现有激光相干阵列重量和紧凑性等受限于分光镜和透镜等缺陷，能够实现单个光学元件的大小不随激光阵列口径的增大而增大，提高激光相干阵列的紧凑性和可扩展性。

一种激光相干阵列，所述激光相干阵列包括：种子激光、激光分束器、2条以上光通路、激光合束器、相位探测模块以及相位控制器。

所述种子激光，用于产生输入激光光束。

所述激光分束器，用于将所述输入激光光束分为与所述光通路的数量对应的激光束；所述激光分束器的输出端与所述光通路光路连接。

所述光通路，包括相位调制器、激光放大器、激光准直器、分光镜、激光扩束器以及空间相位延迟器。

所述相位调制器，用于改变所述激光分束器输出激光束的活塞相位。

所述激光放大器，用于对所述相位调制器输出的激光的功率进行放大。

所述激光准直器，用于将所述激光放大器输出的激光进行准直。

所述分光镜，设置在每个所述激光准直器的出射激光与所述激光扩束器之间的光路上；所述分光镜用于对每个所述激光准直器的出射激光能量进行分光，将分光后的一部分激光能量传输到所述激光扩束器，并将分光后的另一部分激光能量透过所述空间相位延迟器传输到所述激光合束器。

所述空间相位延迟器，用于通过施加预设的正弦波信号电压，改变透过所述空间相位延迟器的光束的活塞相位。