CN107870443A - 一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其技术要点是：本振激光被第一偏振镜反射的部分激光被第一空间光耦合器耦合进光纤，光纤经过声光移频器后被第一光纤耦合器耦合进两根光纤，分别进入第二光纤耦合器和第三光纤耦合器，第二光纤耦合器和第三光纤耦合器的出射光纤，分别进入第一光纤探测器和第二光纤探测器。输出电信号进入相位检测与控制电路后，得到的反馈电控制信号控制第一相位调制器和第二相位调制器，分别对两路激光进行相位控制，实现两束发射激光的相干合成；采用该技术方案，克服了传统基于外差法相干合成系统体积较大和对系统稳定性的较高要求的问题，实现了系统小型化和轻量化，体积空间灵活，抗冲击振动好。
Description
技术领域
本发明涉及激光相干合成技术领域，具体的说是一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统。
背景技术
激光相干合成的方法有外差法、随机并行梯度下降算法、多抖动法等。其中外差法是各阵列光束与频移的参考光束进行差拍干涉，通过探测各阵列光束的相位来实时控制各光束的相位；随机并行梯度下降算法不需要参考光，只需要一个探测器探测合成光强变化，软件自动寻优补偿相位偏差而获得稳定的最大干涉光强输出；多抖动法对各阵列光束施加不同频率的小幅相位调制，利用电学相关检测的方法分离出相位控制信号，该方法同样不需要参考光，并且只需要一个探测器。目前，外差法是应用最广泛、成熟度最高的激光相干合成技术。用外差法进行激光相干合成，当合成光束的路数增多时，不论在光学单元，还是在电学单元增加的都只是相应独立的系统，
现有技术中的外差法激光相干合成的主要缺点是需要额外的参考光束，且要求参考光束具备较高的能量和较大的光束半径，以实现和其它所有光束的干涉。另外，这种方法对激光准直器阵列和光电探测器阵列的排列精度也有较高要求。例如，保偏光纤准直器出射的光斑直径为0.45 mm，由于保偏光纤准直器出射的激光可以近似为高斯光束，根据高斯光束发散角公式可得，出射激光的发散角为0.0007弧度，换算成角度为0.04°，因此光纤准直器的平移误差不得大于0.45 mm，角度偏差不能大于0.04°。从上面可以看出外差法对光纤准直器的对准要求非常高，对准过程中不仅要求相位控制光束被探测器接收，还要求参考光束同时被接收，当合成路数增加时，对准难度进一步增加，限制了其功率提升。另外，由于高能激光器系统结构复杂，若采用传统外差法的空间相干合成光路，空间结构不灵活且体积较大，极大限制了其使用范围，不利于系统小型化和轻量化要求。
发明内容
本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统。
一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，本振激光被第一偏振镜反射的部分激光被第一空间光耦合器耦合进光纤，光纤经过声光移频器后被第一光纤耦合器耦合进两根光纤，分别进入第二光纤耦合器和第三光纤耦合器，第二光纤耦合器和第三光纤耦合器的出射光纤，分别进入第一光纤探测器和第二光纤探测器。输出电信号进入相位检测与控制电路后，得到的反馈电控制信号控制第一相位调制器和第二相位调制器，分别对两路激光进行相位控制，实现两束发射激光的相干合成。
进一步地，本振激光经第一偏振镜透射的部分激光依次经过法拉第旋光器和第二偏振镜后，被分光镜分为两路。
进一步地，被分光镜分为两路的激光一路依次经过第一反射镜和第一相位调制器及第一激光放大序列后，超过99%的激光被第三反射镜反射作为激光输出，经第三反射镜透射的激光被第二空间光耦合器耦合进光纤，进入第三光纤耦合器；被分光镜分为两路的另一路经过第二反射镜、第二相位调制器、第二激光放大序列后，超过99%的激光被第四反射镜反射作为激光输出，经第四反射镜透射的激光被第三空间光耦合器耦合进光纤，进入第二光纤耦合器。
进一步地，反馈信号全部采用光纤传输。
进一步地，所述本振激光为1064 nm激光器。
进一步地，第一光纤耦合器耦合和第二光纤耦合器及第三光纤耦合器全部为1×2光纤耦合器。
本发明的优点：
1，克服了传统基于外差法相干合成系统体积较大和对系统稳定性的较高要求的问题，实现了系统小型化和轻量化；
2，体积空间灵活，抗冲击振动好，工程应用方便；
3，信号采集和控制都在弱光部分进行，不需对强激光波前进行处理。
附图说明
图1是本发明的原理示意简图。
具体实施例
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图以及实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
实施例1
如图1所示，一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，本振激光1被第一偏振镜2反射的部分激光被第一空间光耦合器3耦合进光纤，光纤经过声光移频器4后被第一光纤耦合器5耦合进两根光纤，分别进入第二光纤耦合器6和第三光纤耦合器10，第二光纤耦合器6和第三光纤耦合器10的出射光纤，分别进入第一光纤探测器7和第二光纤探测器9。输出电信号进入相位检测与控制电路8后，得到的反馈电控制信号控制第一相位调制器20和第二相位调制器14，分别对两路激光进行相位控制，实现两束发射激光的相干合成。
本振激光1经第一偏振镜2透射的部分激光依次经过法拉第旋光器17和第二偏振镜18后，被分光镜16分为两路，一路依次经过第一反射镜19和第一相位调制器20及第一激光放大序列21后，超过99%的激光被第三反射镜22反射作为激光输出，经第三反射镜22透射的激光被第二空间光耦合器23耦合进光纤，进入第三光纤耦合器3；另一路经过第二反射镜15、第二相位调制器14、第二激光放大序列13后，超过99%的激光被第四反射镜12反射作为激光输出，经第四反射镜12透射的激光被第三空间光耦合器11耦合进光纤，进入第二光纤耦合器2。
实施例2
如图1所示，一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，用1064nm单频激光器作为本振激光1，本振激光1被第一偏振镜2反射的部分激光被第一空间光耦合器3耦合进光纤，光纤经过声光移频器4后被第一光纤耦合器5耦合进两根光纤，分别进入第二光纤耦合器6和第三光纤耦合器10，声光移频器4的光学工作波长为1064 nm，可承受的光学功率密度为3 W/mm2，频移量为80 MHz，声光效率70%，保偏光纤输出，第二光纤耦合器6和第三光纤耦合器10的出射光纤，分别进入第一光纤探测器7和第二光纤探测器9。输出电信号进入相位检测与控制电路8后，得到的反馈电控制信号控制第一相位调制器20和第二相位调制器14，分别对两路激光进行相位控制，实现两束发射激光的相干合成。本振激光1经第一偏振镜2透射的部分激光依次经过法拉第旋光器17和第二偏振镜18后，被50：50的分光镜16分为两路，一路依次经过第一反射镜19和第一相位调制器20及第一激光放大序列21后，超过99%的激光被第三反射镜22反射作为激光输出，经第三反射镜22透射的激光被第二空间光耦合器23耦合进光纤，进入第三光纤耦合器3；另一路经过第二反射镜15、第二相位调制器14、第二激光放大序列13后，超过99%的激光被第四反射镜12反射作为激光输出，经第四反射镜12透射的激光被第三空间光耦合器11耦合进光纤，进入第二光纤耦合器2。
实施例中的反馈信号全部采用光纤传输，第一光纤耦合器5耦合和第二光纤耦合器6及第三光纤耦合器10全部为1×2光纤耦合器。
Claims (6)
1.一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：本振激光被第一偏振镜反射的部分激光被第一空间光耦合器耦合进光纤，光纤经过声光移频器后被第一光纤耦合器耦合进两根光纤，分别进入第二光纤耦合器和第三光纤耦合器，第二光纤耦合器和第三光纤耦合器的出射光纤，分别进入第一光纤探测器和第二光纤探测器，输出电信号进入相位检测与控制电路后，得到的反馈电控制信号控制第一相位调制器和第二相位调制器，分别对两路激光进行相位控制，实现两束发射激光的相干合成。
2.根据权利要求1所述的一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：本振激光经第一偏振镜透射的部分激光依次经过法拉第旋光器和第二偏振镜后，被分光镜分为两路。
3.根据权利要求2所述的一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：被分光镜分为两路的激光一路依次经过第一反射镜和第一相位调制器及第一激光放大序列后，超过99%的激光被第三反射镜反射作为激光输出，经第三反射镜透射的激光被第二空间光耦合器耦合进光纤，进入第三光纤耦合器；被分光镜分为两路的另一路经过第二反射镜、第二相位调制器、第二激光放大序列后，超过99%的激光被第四反射镜反射作为激光输出，经第四反射镜透射的激光被第三空间光耦合器耦合进光纤，进入第二光纤耦合器。
4.根据权利要求1所述的一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：反馈信号全部采用光纤传输。
5.根据权利要求1所述的一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：所述本振激光为1064 nm激光器。
6.根据权利要求1所述的一种基于外差法的全光纤反馈激光相干合成系统，其特征在于：第一光纤耦合器耦合和第二光纤耦合器及第三光纤耦合器全部为1×2光纤耦合器。
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| CN109088304A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-25 | 深圳市杰普特光电股份有限公司 | 光纤脉冲激光器 |
| CN112540031A (zh) * | 2020-08-06 | 2021-03-23 | 北京安和博控科技有限公司 | 一种粉尘测量反馈系统 |
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| CN102436577A (zh) * | 2011-11-26 | 2012-05-02 | 北京工业大学 | 一种反射式数字全息指纹成像装置 |
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