[发明专利]激光相干阵列相位标定及调控方法

说明书

本发明提出一种激光相干阵列相位标定及调控方法，搭建激光相干阵列，通过相干合成技术完成系统相位误差标定，标定过程不会引入新的系统误差，标定精度高。另外直接调节各半波片对各路激光的偏振调控，通过单独设置每路激光的偏振方向，可以使阵列激光形成径向偏振分布、环形偏振分布、螺旋偏振分布等。本发明能够实现高功率激光阵列中各路激光相位和偏振的灵活调控，且相位及偏振标定过程简单、相位控制易于实现。

技术领域

本发明涉及激光光场调控技术领域，具体是激光阵列相位及偏振调控方法。

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 OscillatorPowerAmplifier，简称MOPA)的激光阵列能够实现多路激光的相干合成，在增加总功率的同时保持阵列激光的光束质量。如果能够通过光场调控对各路激光的活塞相位进行灵活调控，还能获得涡旋光束等具有特殊传输特性的阵列光束。

为了实现各路激光的相位检测与调控，可以采用干涉条纹检测的方法对各路激光的相位进行标定。但是，上述方法难以实现高功率激光阵列中各路激光相位和偏振的灵活、简单的调控。

发明内容

本发明提供一种激光阵列相位及偏振调控方法，能够实现高功率激光阵列中各路激光相位和偏振的灵活调控，且相位及偏振标定过程简单、相位控制易于实现。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一方面本发明提供激光相干阵列相位标定方法，包括：

搭建激光相干阵列：在所述激光相干阵列中，N束子激光分别经相位调制器、激光放大器、激光准直器后输入到对应的第一分光镜进行分光，其中大部分功率的激光经第一分光镜的第一输出光路输出，其余小部分功率的激光经第一分光镜的第二输出光路输出；由各第一分光镜的第一输出光路输出的激光经半波片传输到第一激光合束器，由第一激光合束器合束输出阵列光束，其中半波片用于改变各路激光的偏振方向；由各第一分光镜的第二输出光路输出的激光经空间光相位调制器传输到第二激光合束器，第二相位控制器与各空间光相位调制器连接；经第二激光合束器合束输出的阵列光束经第一透镜、第一小孔后达到第一光电探测器，第一光电探测器连接第一相位控制器，用于将探测到的光信号转换为电信号传送给第一相位控制器，第一相位控制器与各相位调制器连接；

在第一激光合束器的输出光路上设置第二分光镜，由第二分光镜采集一小部分阵列光束到第二透镜并经第二小孔后达到第二光电探测器，第二光电探测器连接第二相位控制器，用于将探测到的光信号转换为电信号传送给第二相位控制器；

对第一激光合束器合束输出阵列光束和第二激光合束器合束输出的阵列光束之间的相位差进行标定：先开启第一相位控制器，运行加载在第一相位控制器上的相位控制算法，改变输出到各相位调制器的电压值，直至第一光电探测器探测到的桶中功率保持最大值；然后开启第二相位控制器，运行加载在第二相位控制器上的相位控制算法，改变输出到各空间光相位调制器的电压值，直至第二光电探测器探测到的桶中功率达到最大值，并记录第二光电探测器探测到的桶中功率达到最大值时，输出到各空间光相位调制器的电压值V_i，i＝1,2，…，N，至此完成标定。

采用上述方法完成激光相干阵列的相位标定后，提供一种激光相干阵列相位调控方法，包括：

拆除第二分光镜、第二透镜、第二小孔和第二光电探测器；

先开启第一相位控制器，运行加载在第一相位控制器上的相位控制算法，改变输出到各相位调制器的电压值，直至第一光电探测器探测到的桶中功率保持最大值；然后开启第二相位控制器，直接向第i个空间光相位调制器输出电压值为从第一激光合束器输出阵列光束中第i路子激光的相位，V_π为空间光相位调制器的半波电压。