[发明专利]一种用于激光相干合成的全数字式锁相控制器

说明书

本发明公开了一种用于激光相干合成的全数字式锁相控制器，参数调节模块用于输入激光相干合成技术参数和计算模式，数据处理模块基于参数调节模块中的激光相干合成技术参数和计算模式进行计算得到光强信号计算结果；光电反馈模块根据光强信号计算结果向数据处理模块进行效果反馈；数据处理模块根据效果反馈和光强信号计算结果进行相位补偿计算，并通过补偿输出模块输出相位补偿计算结果；事先写入基于多种全数字式锁相技术的计算模式，用户可依真实场景自行选择计算模式，并在计算过程中可以及时调节参数来更好的实现相干合成锁相控制。

技术领域

本发明涉及锁相控制技术领域，具体涉及一种用于激光相干合成的全数字式锁相控制器。

背景技术

基于主振荡功率放大(MOPA，Master Oscillator Power Amplifier)结构的相干合成锁相技术是获得高亮度、高功率、高光束质量激光输出的重要途径。目前，已经有多种锁相技术可以实现相干合成，比如：外差探测法、电子频标法、爬山法、SPGD法、方波微扰法等。其中，爬山法、SPGD法、方波微扰法为全数字式锁相技术，其在硬件结构上有极大的相似性，主要在软件层面通过不同的调制方式和解调方法实现相位补偿。目前的全数字式锁相技术通常基于FPGA平台实现单一锁相技术，由于FPGA代码的编译和综合时间较长，因此无法方便快捷地切换锁相技术或调整锁相参数。

发明内容

为解决现有的全数字式锁相技术通常基于FPGA平台实现单一锁相技术，由于FPGA代码的编译和综合时间较长，因此无法方便快捷地切换锁相技术或调整锁相参数的技术问题，本发明提供一种用于激光相干合成的全数字式锁相控制器。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种用于激光相干合成的全数字式锁相控制器，包括：反馈输入模块、参数调节模块、数据处理模块和补偿输出模块；

参数调节模块用于输入激光相干合成技术参数和计算模式；

反馈输入模块将表示光强信号的模拟电信号转化为数据处理模块可以处理的数字电信号；

数据处理模块基于参数调节模块中的激光相干合成技术参数和计算模式对反馈输入光强信号进行计算，并将计算结果作为补偿相位量发往补偿输出模块；

补偿输出模块依据补偿相位量换算为对应的输出电压值，并进行补偿输出。

本方案工作原理：现有的全数字式锁相技术通常基于FPGA平台实现单一锁相技术，由于FPGA代码的编译和综合时间较长，因此无法方便快捷地切换锁相技术或调整锁相参数的技术问题，本方案的全数字式锁相控制器，事先写入基于多种全数字式锁相技术的计算模式，用户可依真实场景自行选择计算模式；并在锁相控制各个模式的计算过程中，通过参数调节模块可以及时调节参数来更好的实现相干合成锁相控制。

进一步优化方案为，还包括相位调制器和光电探测器，所述相位调制器通过BNC接口或SMA接口连接补偿输出模块，所述光电探测器采用BNC接口或SMA接口连接反馈输入模块。

进一步优化方案为，所述参数调节模块包括参数设置主芯片和参数存储芯片；

所述参数设置主芯片用于实时配置控制器运行参数，采用ARM芯片；

所述参数存储芯片用于保存数据处理模块运行参数，采用Flash芯片。

进一步优化方案为，所述参数调节模块还包括参数设置窗口，采用人机交互界面窗口。

进一步优化方案为，所述激光相干合成技术参数包括：锁相通道数、调制幅度、调制延时、增益系数和半波电压。

进一步优化方案为，所述计算模式包括：方波微扰模式，随机并行梯度下降模式和爬山模式。

进一步优化方案为，所述爬山模式计算过程为：