CN111693257A - 阵列准直激光参量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阵列准直激光参量检测装置，该装置包括：第一分光器，用于对阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束；第二分光器，用于对第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束；第三分光器，用于对第四激光束分束，得到第五激光束和第六激光束；偏振调节器，用于对第六激光束的偏振方向调节；第四分光器，用于对调节后的第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束；第一检测支路、第二检测支路及第三检测支路，用于接收第一激光束、第三激光束及第五激光束中的激光束；第四检测支路和第五检测支路，用于各接收第七激光束和第八激光束中的激光束。通过上述方案，能够达到对阵列激光的各个组成单元进行协同控制的目的。

Description

阵列准直激光参量检测装置

技术领域

本发明涉及多单元阵列激光技术领域，尤其涉及一种阵列准直激光参量检测装置。

背景技术

阵列激光包含多个独立或相互关联的激光单元，各单元可独立工作或协同工作，便于根据不同的应用需求进行增减，使用方便灵活，因此在激光探测、激光通信等领域有着广泛的应用。阵列激光中多个较低功率的激光单元共同作用，可通过协同控制的技术手段等效为一个高功率的独立激光作用，这就为高功率激光应用领域突破单台激光源的功率限制提供了有效的解决途径。

为了能够对阵列激光的各个组成单元进行协同控制，必须对阵列激光的功率、相位、延时、定位以及偏振态等多个参量信息进行精确检测，然后才能根据检测数据实施相应的控制措施。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种阵列准直激光参量检测装置，以实现对多个参量信息进行精确检测，从而实现对阵列激光的各个组成单元协同控制。

本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种阵列准直激光参量检测装置，包括以下装置：

第一分光器，用于对阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束；

第二分光器，用于对所述第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束；

第三分光器，用于对所述第四激光束进行分束，得到第五激光束和第六激光束；

偏振调节器，用于对所述第六激光束的进行偏振方向调节；

第四分光器，用于对偏振方向调节后的所述第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束；

第一检测支路、第二检测支路及第三检测支路，用于各接收所述第一激光束、所述第三激光束及所述第五激光束中的一束激光束；

第四检测支路和第五检测支路，用于各接收所述第七激光束和所述第八激光束中的一束激光束；

其中：

第一检测支路，包括光功率计，用于检测其接收的激光束的光功率，以得到阵列激光束的光功率；

第二检测支路，包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；其中，所述第一补偿调节器用于对所述第二检测支路接收的激光束进行像质补偿，并调节所述第二检测支路接收的激光束的激光功率；所述孔径光阑用于对像质补偿后的所述第二检测支路接收的激光束进行定位采样；所述第一探测器用于对定位采样后的激光束进行功率特性检测，并输出功率特性检测信号；所述相位延时处信息理器用于对所述功率特性检测信号进行处理，得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息；

第三检测支路，包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器；其中，所述第二补偿调节器用于对所述第三检测支路接收的激光束进行像质补偿；所述第二探测器用于对像质补偿后的所述第三检测支路接收的激光束的进行能量分布检测，并输出能量分布检测信号；所述位置信息处理器用于对所述能量分布检测信号进行处理，得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息；

第四检测支路，包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器；其中，所述第三补偿调节器用于对所述第四检测支路接收的激光束的进行像质补偿，所述成像器用于检测得到像质补偿后的所述第四检测支路接收的激光束的聚焦激光图像，所述图像显示器用于显示所述聚焦激光图像；

第五检测支路，包括第四探测器和偏振信息处理器；其中，所述第四探测器用于对所述第五检测支路接收的激光束进行偏振激光功率检测，得到偏振激光功率检测信号；所述偏振信息处理器用于对所述偏振激光功率检测信号进行处理，得到阵列激光的偏振信息。

在一些实施例中，所述阵列准直激光参量检测装置还包括：

聚焦镜，位于所述第一分光器的激光入射侧，用于对所述阵列激光束进行聚焦；

补偿器，位于用于分束得到所述第二检测支路所接收的激光束的分光器和用于分束得到所述第三检测支路所接收的激光束的分光器的激光入射侧，用于对激光束进行像质补偿。

在一些实施例中，所述第一检测支路所接收的激光束为所述第一激光束，所述第二检测支路所接收的激光束为所述第三激光束，所述第三检测支路所接收的激光束为所述第五激光束；所述补偿器位于所述第一分光器和所述第二分光器之间。

在一些实施例中，所述阵列准直激光参量检测装置还包括：阵列准直激光发射设备，包括多个激光发射单元，用于产生准直的阵列激光束；其中，每个所述激光发射单元可单独进行六维调节。

在一些实施例中，所述第一分光器包括第一楔形镜和第二楔形镜；所述第一分光器的用于反射出所述第一激光束的第一通光面覆盖有増反膜，所述第一分光器的用于透射出所述第二激光束的第二通光面、第三通光面及第四通光面覆盖有增透膜；和/或，所述第二分光器和所述第三分光器均为偏振不相关的立方分光棱镜，且偏振不相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直；和/或，所述第四分光器为偏振相关的立方分光棱镜，且偏振相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。

在一些实施例中，所述偏振调节器为包括360度可旋转调节框和设置于其中的1/2波片；所述360度可旋转调节框用于通过手动或电动旋转调节所述1/2波片的放置姿势，且其上设置有用于显示旋转调节状态的调节刻度标识。

在一些实施例中，焦距聚焦镜为球面镜或非球面镜，为透射镜或反射镜，其镜面覆盖有非偏振相关膜层；和/或，所述补偿器包括一片或多片透射式镜片。

在一些实施例中，所述第一补偿调节器、所述第二补偿调节器及所述第三补偿调节器均包括一片或多片透射式镜片和透射吸收型激光衰减片。

在一些实施例中，所述孔径光阑位于所述第二检测支路的激光束聚焦平面上，其通光孔周围的非通光部分的表面为漫反射面；所述第一探测器为光电探测器，包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管；所述第一探测器的探测感光面贴近并面对所述孔径光阑的通光孔；所述第一探测器的探测感光面和所述孔径光阑能够同步进行二维调节。

在一些实施例中，所述第二探测器包括位置传感器或面阵CCD/CMOS器件，其感光面位于所述第三检测支路的激光束聚焦平面上；和/或，

所述第四探测器包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管，或者为激光功率计；和/或，所述成像器包括面阵CCD器件或面阵CMOS器件，其感光面位于所述第四检测支路的激光束聚焦平面上。

本发明实施例的一种阵列准直激光参量检测装置，通过对阵列激光的功率、相位、延时、定位、偏振态以及光斑图像等多参量检测；并且通过该装置可实现数字化实时检测，测量精度高，操作简单；承载激光功率高，可满足万瓦级以上阵列激光的检测需求。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例的阵列准直激光参量检测装置的结构示意图；

图2为本发明一具体实施例的阵列准直激光参量检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

现有技术中，仍然通过对各个参量进行逐一测量来获取，无法达到协同控制阵列激光的各个单元的目的。为此，本发明实施例提供了一种阵列准直激光参量检测装置，以实现对多个参量信息进行精确检测，从而实现对阵列激光的各个组成单元协同控制。

图1是本发明一实施例的阵列准直激光参量检测装置的结构示意图，如图1所示，该阵列准直激光参量检测装置包括：第一分光器10、第二分光器20、第三分光器30、偏振调节器40、第四分光器50、第一检测支路60、第二检测支路70、第三检测支路80、第四检测支路90和第五检测支路100。

第一分光器10，用于对阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束。

第二分光器20，用于对所述第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束。

第三分光器30，用于对所述第四激光束进行分束，得到第五激光束和第六激光束。

偏振调节器40，用于对所述第六激光束的进行偏振方向调节。

第四分光器50，用于对偏振方向调节后的所述第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束。

第一检测支路60、第二检测支路70及第三检测支路80，用于各接收所述第一激光束、所述第三激光束及所述第五激光束中的一束激光束；第四检测支路90和第五检测支路100，用于各接收所述第七激光束和所述第八激光束中的一束激光束。

其中：第一检测支路60，包括光功率计，用于检测其接收的激光束的光功率，以得到阵列激光束的光功率。

第二检测支路70，包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；其中，所述第一补偿调节器用于对所述第二检测支路接收的激光束进行像质补偿，并调节所述第二检测支路接收的激光束的激光功率；所述孔径光阑用于对像质补偿后的所述第二检测支路接收的激光束进行定位采样；所述第一探测器用于对定位采样后的激光束进行功率特性检测，并输出功率特性检测信号；所述相位延时处信息理器用于对所述功率特性检测信号进行处理，得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息。

第三检测支路80，包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器；其中，所述第二补偿调节器用于对所述第三检测支路接收的激光束进行像质补偿；所述第二探测器用于对像质补偿后的所述第三检测支路接收的激光束的进行能量分布检测，并输出能量分布检测信号；所述位置信息处理器用于对所述能量分布检测信号进行处理，得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。

第四检测支路90，包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器；其中，所述第三补偿调节器用于对所述第四检测支路接收的激光束的进行像质补偿，所述成像器用于检测得到像质补偿后的所述第四检测支路接收的激光束的聚焦激光图像，所述图像显示器用于显示所述聚焦激光图像。

第五检测支路100，包括第四探测器和偏振信息处理器；其中，所述第四探测器用于对所述第五检测支路接收的激光束进行偏振激光功率检测，得到偏振激光功率检测信号；所述偏振信息处理器用于对所述偏振激光功率检测信号进行处理，得到阵列激光的偏振信息。

其中，分光器可使光被分为多束，且光可以一定的比例被分束。分光器还可以分为固定分束比分光器和可变分束比分光器等类型。并且，分束后的激光束，一束激光束可以进行参量检测，另一束激光束可以进入第二分光器进行操作。

并且，第二检测支路中的相位延时处信息理器可以采用FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)与AD((Analog to Digital，模拟量到数字量)数据采集电路来构建数字信号处理电路，以处理第一探测器发送的功率特性检测信号。第三检测支路中的位置信息处理器可以采用DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)数字电路来处理能量分布检测信号，以得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。第四检测支路中的图像显示器可以根据CCD相机输出的数字信号相应的显示聚焦激光的图像。而第五检测支路中的偏振信息处理器可以采用数字处理电路，对第四探测器输出的偏振激光功率检测信号结合偏振调节器的调节刻度信息，进行相应运算处理，得到激光阵列中各单元光束的偏振态信息。

在一些实施例中，所述第一分光器包括第一楔形镜和第二楔形镜；所述第一分光器的用于反射出所述第一激光束的第一通光面覆盖有増反膜，所述第一分光器的用于透射出所述第二激光束的第二通光面、第三通光面及第四通光面覆盖有增透膜。

其中，第一分光器中的第一楔形镜与第二楔形镜的位置，例如，可以为两个楔形镜的倾斜面互相平行放置。另外，楔形镜的楔形角度可以根据实际应用的需求进行设定。第一通光面为激光束射入分光器的第一个平面，第二通光面为第一通光面射出的光到达的第二个光学平面，第三通光面为第二光面射出的光到达的第三个光学平面，第四通光面为第三通光面射出的光到达的第四个光学平面。并且，第一通光面的增反膜为具有高反射率的膜，第二通光面、第三通光面、第四通光面均镀增透膜。其中，使用增反膜可以增强反射光的强度，以使更多的激光发生反射，从而可以适应高功率激光的检测应用需求，确保后续各检测支路的激光功率控制在安全工作范围内。并且第一分光器的分光比可以根据激光源的功率和后续的参量检测器件的可承受的最大功率进行确定。

在一些实施例中，所述第二分光器和所述第三分光器均为偏振不相关的立方分光棱镜，且偏振不相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。

其中，第二分光器和第三分光器的分光比可以根据实际需要进行改变。例如，在分光器的分光比为50:50的情况下，分光器将一束激光束分为光谱成分相同的两束激光束，并且以使激光束在不同方向分光均匀。并且第二分光器与第三分光器可以根据与其相连的检测支路需要检测的参量选择相应的分光镜。例如，在第二分光器和第三分光器均为偏振不相关的立方分光棱镜的情况下，与第二分光器连接的第二检测支路可以包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器。进而，使第二检测支路用于得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。与第三分光器连接的第三检测支路可以包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；以用于得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息。还可以是，在第二分光器为镀膜的两块楔形镜且第三分光器可以为偏振不相关的立方分光棱镜的情况下，与第二分光器连接的第二检测支路可以包括光功率计，用于检测接收的激光束的光功率，以得到阵列激光束的光功率；与第三分光器相连的第三检测支路可以包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器。进而，使第三检测支路用于得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。在一些实施例中，所述偏振调节器为包括360度可旋转调节框和设置于其中的1/2波片；所述360度可旋转调节框用于通过手动或电动旋转调节所述1/2波片的放置姿势，且其上设置有用于显示旋转调节状态的调节刻度标识。

其中，使用1/2波片可以只调节偏振方向而不改变激光的其他参量。而1/2波片是具有一定厚度的双折射晶体，常用云母片制作，并且还可以被称为半波片。在使用偏振调节器的过程中可以通过手动调节角度根据显示旋转调节状态的调节刻度标识来调节偏振调节器的角度，进而调节出需要的激光的状态，并且，可以根据相应的调节刻度信息，得到激光阵列中各单元光束的偏振态信息。

或者是通过电动调节角度根据显示旋转调节状态的调节刻度标识来调节偏振调节器的角度，进而根据第四探测器输出的偏振激光功率检测信号结合偏振调节器的调节刻度信息，进行相应运算处理，得到激光阵列中各单元光束的偏振态信息。

在一些实施例中，所述第四分光器为偏振相关的立方分光棱镜，且偏振相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。

其中，入射第四分光器的激光出射的两个方向的分光功率比是通过入射激光的偏振态以及1/2波片的调节位置决定。例如，与第四分光器相连接的第四检测支路可以包括第四探测器和偏振信息处理器；或者还可以包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器。例如，当第四检测支路包括第四探测器和偏振信息处理器的情况下，则该支路用于得到阵列激光的偏振信息。或者当第四检测支路包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器的情况下，该支路用于得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。

在一些实施例中，所述孔径光阑位于所述第二检测支路的激光束聚焦平面上，其通光孔周围的非通光部分的表面为漫反射面。

其中，孔径光阑的通光孔可以为圆形、矩形或者方形。例如，可以采用圆形通光孔，并且，相较于其它形状的通光孔，圆形通光孔的采样效果更佳。通光孔周边部分采用的非通光材料具有粗糙的漫反射面，以防止发生镜面反射，并且光阑在垂直主光轴的平面内进行二维度调节，使通光孔位于阵列激光聚焦光斑的中心。孔径光阑用于聚焦光斑的特定位置进行采样；其中，特定位置可以为光斑中心或光斑上半部分或光斑的下半部分等位置。

在一些实施例中，所述第一探测器为光电探测器，包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管。

其中，可以通过使用光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，通过光电探测器获得输出功率特性检测信号，将输出功率特性检测信号输出。光电探测器可以为高速光电探测器，例如，第一探测器可以采用具备探测信号预放大功能的InGaAs(铟镓砷)红外探测器，以在接收到光信号后达到高速响应。

在一些实施例中，所述第一探测器的探测感光面贴近并面对所述孔径光阑的通光孔。

其中，探测感光面与孔径光阑的通光孔之间的距离越近，越便于探测器接收全部通过光阑的激光，第一探测器的探测效果越好，对参量检测的准确度越高。

在一些实施例中，所述第一探测器的探测感光面和所述孔径光阑能够同步进行二维调节。

其中，二维调节可以通过二维调节架在x轴、y轴方向进行平移，以实现第一探测器和孔径光阑在两个维度进行同步调节。

在一些实施例中，所述第二探测器包括位置传感器或面阵CCD/CMOS器件，其感光面位于所述第三检测支路的激光束聚焦平面上。

其中，在激光束进入第二探测器后，通过第二探测器从光信号转变为电信号，进而通过第二探测器内的模数转换器将电信号转换为数字信号，并将数字信号传输给位置信息处理器以得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。并且，第二探测器的探测分辨精度小于激光聚焦光斑半径，感光面位于所在支路的激光束聚焦平面上。

在一些实施例中，所述第四探测器包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管，或者为激光功率计。

其中，第四探测器可以采用光电二极管，该光电二极管需要具备探测器信号预放大功能并且低噪声的特征；若第四探测器采用激光功率计，则该激光功率计需要具备高灵敏度的特性。

在一些实施例中，所述成像器包括面阵CCD器件或面阵CMOS器件，其感光面位于所述第四检测支路的激光束聚焦平面上。

其中，对于第四检测支路来说，在激光束入射到成像器中，例如，激光束可以入射到面阵CCD器件或面阵CMOS器件中，在面阵CCD器件或面阵CMOS器件中从光信号转变为电信号，进而通过其中的模数转换器将电信号转换为数字信号，并将数字信号传输给图像显示器以得到聚焦激光的图像。

在一些实施例中，所述第一补偿调节器包括一片或多片透射式镜片和透射吸收型激光衰减片。

示例性地，第一补偿器中可以使用两片透射式镜片对第二检测支路的光学像质进行补偿以减小或消除分光所产生的像差，同时可以包含一片激光衰减片，将第二检测支路的激光功率控制在第一探测器的有效探测范围以内，以免出现入射的激光束的激光功率过高无法检测的情况。其中，衰减片可以为透射吸收型激光衰减片或中性玻璃衰减片等其他激光衰减片。例如，可以使用透射吸收型激光衰减片，可有效消除杂散光对测量的影响；其中，透射吸收型激光衰减片可以包括中性衰减片和特定波长的窄带衰减片。

在一些实施例中，所述第二补偿调节器包括一片或多片透射式镜片和透射吸收型激光衰减片。

具体地，第二补偿调节器中可以采用两片透射式镜片对第三检测支路的光学像质进行补偿以减小检测误差，同时可以包含一片透射吸收型激光衰减片，将第三检测支路的激光功率控制在第二探测器的有效探测范围以内，以避免激光束功率过高，光功率过强而使检测器无法测量出相应的结果，甚至于损害仪器的情况。其中，衰减片可以为透射吸收型激光衰减片或中性玻璃衰减片等其他激光衰减片，例如，可以使用透射吸收型激光衰减片，其具有精度高的特点，进而可以达到减小测量误差的目的。

在一些实施例中，所述第三补偿调节器包括一片或多片透射式镜片和透射吸收型激光衰减片。

其中，第三补偿调节器可以采用两片透射式镜片对第四检测支路对光学像质进行补偿，以减小对参量的检测误差，同样可以包含一片透射吸收型激光衰减片，将第四检测支路的激光功率控制在成像器的有效探测范围以内。其中，衰减片可以为透射吸收型激光衰减片或中性玻璃衰减片等其他激光衰减片，例如，可以使用透射吸收型激光衰减片，其具有精度高的特点，进而可以达到减小测量误差的目的。

在一些实施例中，所述阵列准直激光参量检测装置还包括：聚焦镜，位于所述第一分光器的激光入射侧，用于对所述阵列激光束进行聚焦。

示例性地，聚焦镜可以为长焦距聚焦镜，且聚焦镜的镜面可以采用球面镜或者非球面镜，同时根据工作激光的波长对镜面进行非偏振相关的镀膜处理，其还可以为透射式或反射式，以使其在使用的过程中尽量减小激光的损耗进而降低测量误差。例如，聚焦镜可以采用2米焦距的非球面反射镜，镜面镀1.06微米高反射率膜。其中，激光束在经过分光器以后会产生像差，因而可以通过使用补偿器来对像质进行补偿以免测量结果误差增大。

在一些实施例中，所述阵列准直激光参量检测装置还包括：补偿器，位于用于分束得到所述第二检测支路所接收的激光束的分光器和用于分束得到所述第三检测支路所接收的激光束的分光器的激光入射侧，用于对激光束进行像质补偿。

具体地，补偿器可以采用两片透射式镜片组成，对其所在光路的像质进行补偿。补偿器位于所述第一分光器和所述第二分光器之间。

在一些实施例中，所述第一检测支路所接收的激光束为所述第一激光束，所述第二检测支路所接收的激光束为所述第三激光束，所述第三检测支路所接收的激光束为所述第五激光束；所述补偿器位于所述第一分光器和所述第二分光器之间。

具体地，第一检测支路接收的第一激光束为第一分光器分出的两束光中的一束，另一束为第二激光束；第二激光束在主光路上射入第二分光器，分出的两束激光束，分别为第三激光束和第四激光束，第三激光束作为第二检测支路接收的激光束；第四激光束射入第三分光器分出第五激光束和第六激光束，第五激光束为第三检测支路接收的激光束。补偿器位于第一分光器和所述第二分光器之间是由于经过第一分光器后激光束像质变差，因此需要对激光束进行像质补偿，进一步，使参量的检测结果更为准确。

其中，第一检测支路中的光功率计检测第一激光束的光功率可以根据第一分光器的分光比计算阵列激光的光功率。并且，第一检测支路用于检测激光束的光功率是由于激光束的光功率过高，甚至于高于其他特性参量的检测器的测量范围。因此，若先对其他参量进行测量的话，则需要预先将衰减片的数量调节至合适范围内或者根据实际参数检测装置的需要增加或减少衰减片的数量。

在一些实施例中，焦距聚焦镜为球面镜或非球面镜，为透射镜或反射镜，其镜面覆盖有非偏振相关膜层。

具体地，聚焦镜可以采用焦距为2米、4米或7米等焦距的聚焦镜；球面镜可以为凸面镜或凹面镜等其他球面镜，非球面镜可以为椭球面镜或双曲面镜等多种非球面镜；对镜面镀膜可以根据实际情况选择相应的功能的膜层。例如，采用2米焦距的非球面反射镜，镜面镀1.06微米高反射率膜。

在一些实施例中，所述补偿器包括一片或多片透射式镜片。

具体地，补偿器可以采用两片透射式镜片，以对补偿器所在光路的像质进行补偿进而达到最佳检测效果。

在一些实施例中，所述阵列准直激光参量检测装置还包括：阵列准直激光发射设备，包括多个激光发射单元，用于产生准直的阵列激光束；其中，每个所述激光发射单元可单独进行六维调节。

具体地，阵列准直激光发射设备可以为七个波长为1.06微米的激光发射单元，对于每个激光发射单元可独立进行六位维度调节，进而通过六维度调节使得七个准直的阵列激光束平行发射，并且各个激光发射单元可以根据实际需要采用六边形、矩形、圆形等多种排布形式。六维调节可以使用六维调节架通过在x轴、y轴、z轴方向进行平移，并且在x轴、y轴方向偏摆，z轴旋转，实现在六个维度对激光发射单元进行调节。

示例性地，阵列准直激光参量检测装置还可以通过第一分光器分光后得到第一激光束和第二激光束，第一激光束发射至与第一分光器相连接的第一检测支路用于检测光功率；第二激光束穿过补偿器，后到达第二分光器得到第三激光束和第四激光束，第三激光束发射至第二检测支路用于得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息；第四激光束发射至第三分光器得到第五激光束和第六激光束，第五激光束发射至第三检测支路用于得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息；第六激光束穿过偏振调节器，发射至第四分光器得到第七激光束和第八激光束，第七激光束发射至第四检测支路用于得到阵列激光的偏振信息；第五检测支路用于得到聚焦激光的图像显示。

其中，第一检测支路，包括光功率计；第二检测支路，包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器；第三检测支路，包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；第四检测支路，包括第四探测器和偏振信息处理器；第五检测支路，包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器。

并且，第一分光器可以包括第一楔形镜和第二楔形镜；其用于反射出第一激光束的第一通光面覆盖有増反膜，第一分光器的用于透射出所述第二激光束的第二通光面、第三通光面及第四通光面覆盖有增透膜。第二分光器和第三分光器均为偏振不相关的立方分光棱镜，且偏振不相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。第四分光器为偏振相关的立方分光棱镜，且偏振相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。偏振调节器，用于对第六激光束的进行偏振方向调节。

与此同时，第一检测支路还可以是用于检测阵列激光的聚焦光斑的位置信息的支路；其中，第一检测支路包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器。

其中，上述情况只适用于被测光源功率较低的情况，而在被测光源功率较高的情况下，则第一检测支路仍需要用于检测激光束的光功率；或者对补偿调节器中的衰减片预先进行调节或根据实际参数检测装置的需要增加衰减片的数量。

除此之外，阵列准直激光参量检测装置的组合方式还可以是通过第一分光器分光后得到第一激光束和第二激光束，第一激光束发射至与第一分光器相连接的第一检测支路用于检测光功率；第二激光束穿过补偿器，后到达第二分光器得到第三激光束和第四激光束，第三激光束发射至与第二分光器连接的第二检测支路，用于得到阵列激光的偏振信息，且同时用于得到聚焦激光的图像显示；第四激光束则经过第三分光器，得到第五激光束和第六激光束，第五激光束发射至与第三分光器连接的第三检测支路，用于得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息；第六激光束用于得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。

其中，第一检测支路包括光功率计；第二检测支路包括偏振调节器、第四分光器、第三补偿调节器、成像器、图像显示器，第四探测器和偏振信息处理器；第三检测支路包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；第四检测支路包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器。

具体地，第三激光束进入第二检测支路穿过偏振调节器后，进入第四分光器得到两束激光束，一束进入第三补偿调节器，穿过成像器，进入图像显示器，用于得到阵列激光的偏振信息，另一束则穿过第四探测器，进入偏振信息处理器，用于得到聚焦激光的图像显示。上述阵列准直激光参量检测装置的组合方式相较于将检测支路相互调换位置的组合方式更为精准，可以作为优选方式。

阵列准直激光参量检测装置的组合方式可以包括但不限于上述阵列准直激光参量检测装置的组合方式。

为使本领域技术人员更好地了解本发明，下面将以具体实施例说明本发明的实施方式。

图2为本发明一具体实施例的阵列准直激光参量检测装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：阵列准直激光发射设备，聚焦镜，第一分光器，第一检测支路，第二分光器，第二检测支路，第三分光器，第三检测支路，偏振调节器，第四分光器，第四检测支路，第五检测支路。

阵列准直激光发射设备1，包括多个激光发射单元，用于产生准直的阵列激光束。

在一些实施例中，阵列准直激光发射设备1包含多个准直激光发射单元，每个单元可独立进行六位维度调节，各单元可根据实际需要采用六边形、矩形、圆形等排布形式。

具体地，阵列准直激光源1包含七个1.06微米波长的激光发射单元，呈正六边形排列，通过六维度调节使得七路准直的阵列激光束平行发射。

聚焦镜2，用于对所述阵列激光束进行聚焦。

在一些实施例中，聚焦镜2为长焦距聚焦镜，可采用球面镜或非球面镜，可为透射式或反射式，镜面根据工作激光波长进行非偏振相关镀膜处理，尽量减小激光损耗。

具体地，聚焦镜2对阵列激光进行聚焦，采用2米焦距的非球面反射镜，镜面镀1.06微米高反射率膜。

第一分光器3，用于对聚焦后的所述阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束。

在一些实施例中，第一分光器3由一对楔形镜组成，其第一通光面镀高反射率膜，第二通光面、第三通光面、第四通光面均镀增透膜，楔形角度根据实际应用需求设定。

第一检测支路，包括光功率计13，用于检测所述第一激光束的光功率。

光功率计13第一检测支路聚焦激光功率，根据第一分光器3的分光比计算阵列激光功率。

补偿器4，用于对所述第二激光束进行像质补偿。

在一些实施例中，补偿器4采用一片或多片透射式镜片组成，实现光路像质补偿。

具体地，补偿器4采用两片透射式镜片组成，对所在光路像质进行补偿。

第二分光器5，用于对像质补偿后的第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束。

在一些实施例中，第二分光器5采用偏振不相关的立方分光棱镜，分光比为50:50，通光面与系统主光轴垂直放置。

第二检测支路，包括第一补偿调节器10、孔径光阑14、第一探测器15和相位延时处信息理器18；其中，所述第一补偿调节器10用于对所述第三激光束进行像质补偿，并调节所述第三激光束的激光功率；所述孔径光阑14用于对像质补偿后的第三激光束进行定位采样；所述第一探测器15用于对定位采样后的第三激光束进行功率特性检测，并输出功率特性检测信号；所述相位延时处信息理器18用于对所述功率特性检测信号进行处理，得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息。

具体地，第一补偿调节器10补偿采用一片或多片透射式镜片，对所在光路的光学像质进行补偿，同时包含透射吸收型激光衰减片，将所在光路的激光功率控制在对应的有效工作范围内。孔径光阑14位于第二检测支路的激光束聚焦平面上，采用圆形通光孔，周边非通光材料为粗糙漫反射面，防止发生镜面反射，光阑在垂直主光轴的平面内可进行二维度调节。第一探测器15为高速光电探测器，可采用具备探测器信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管，探测器感光面贴近孔径光阑14且对准通光孔，可与孔径光阑14同步进行二维度调节。相位延时处信息理器18可以采用FPGA或DSP构建的信号处理电路，通过对第一探测器15输出信号的相应运算处理，得到激光阵列的相位差和延时差信息。

其中，第一补偿调节器10采用两片透射式镜片对第二检测支路的光学像质进行补偿，同时包含一片透射吸收型激光衰减片，将二支路激光功率控制在第一探测器15的有效探测范围以内。孔径光阑14位于二支路激光束聚焦平面上，采用圆形通光孔，周边非通光材料为粗糙漫反射面，防止发生镜面反射，光阑在垂直主光轴的平面内进行二维度调节，使通光孔位于阵列激光聚焦光斑的中心。第一探测器15采用具备探测信号预放大功能的InGaAs(铟镓砷)红外探测器，探测感光面贴近孔径光阑14且对准通光孔。相位延时处信息理器18采用FPGA与AD数据采集电路构建数字信号处理电路，通过对第一探测器15输出信号进行运算处理，得到激光阵列的相位差和延时差信息。

第三分光器6，用于对第四激光束进行分束，得到第五激光束和第六激光束。

第三检测支路，包括第二补偿调节器11、第二探测器16、和位置信息处理器19；其中，所述第二补偿调节器11，用于对所述第五激光束进行像质补偿；第二探测器16用于对像质补偿后的第五激光束的进行能量分布检测，并输出能量分布检测信号；所述位置信息处理器19用于对所述能量分布检测信号进行处理，得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息。

具体地，第二补偿调节器11采用一片或多片透射式镜片，对所在光路的光学像质进行补偿，同时包含透射吸收型激光衰减片，将所在光路的激光功率控制在对应的有效工作范围内。第二探测器16可采用位置传感器或面阵CCD/CMOS器件，探测分辨精度小于激光聚焦光斑半径，感光面位于第三检测支路的激光束聚焦平面上。位置信息处理器19可以采用数字电路或模拟电路，对第二探测器16的输出信息进行相应运算处理，得到激光阵列聚焦光斑的位置信息。

其中，第二补偿调节器11采用两片透射式镜片对第三检测支路的光学像质进行补偿，同时包含一片透射吸收型激光衰减片，将第三检测支路的激光功率控制在第二探测器16的有效探测范围以内。第二探测器16采用位置传感器，探测分辨精度小于激光聚焦光斑半径，感光面位于第三检测支路激光束聚焦平面上。位置信息处理器19采用DSP数字电路，对第二探测器16的输出信息进行相应运算处理，得到激光阵列聚焦光斑的位置信息。

偏振调节器7，用于对所述第六激光束的进行偏振方向调节。

具体地，偏振调节器7采用1/2波片，放置于360度可旋转的调节框中，具备调节刻度标识，可采用手动调节式或电动调节式。

第四分光器8，用于对偏振方向调节后的所述第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束。

具体地，第四分光器8采用偏振相关的立方分光棱镜，通光面与系统主光轴垂直放置，两个垂直方向的分光功率比由入射激光的偏振态决定。

第四检测支路，包括第三补偿调节器12、成像器17、以及图像显示器20；其中，所述第三补偿调节器12用于对所述第七激光束的进行像质补偿，所述成像器17用于检测得到像质补偿后的第七激光束的聚焦激光图像，所述图像显示器20用于显示所述聚焦激光图像。

具体地，第三补偿调节器12采用一片或多片透射式镜片，对所在光路的光学像质进行补偿，同时包含透射吸收型激光衰减片，将所在光路的激光功率控制在对应的有效工作范围内。成像器17可采用面阵CCD或CMOS器件，感光面位于四支路激光束聚焦平面上。

其中，第三补偿调节器12采用两片透射式镜片对四支路光学像质进行补偿，同时包含一片透射吸收型激光衰减片，将四支路激光功率控制在成像器17的有效探测范围以内。成像器17采用面阵近红外CCD相机，感光面位于四支路激光束聚焦平面上。图像显示器20根据CCD相机输出信号进行聚焦激光图像显示。

第五检测支路，包括第四探测器9和偏振信息处理器21；其中，所述第四探测器9用于对所述第八激光束进行偏振激光功率检测，得到偏振激光功率检测信号；所述偏振信息处理器21用于对所述偏振激光功率检测信号进行处理，得到阵列激光的偏振信息。

具体地，第四探测器9可采用具备探测器信号预放大功能的低噪声光电二极管或光电倍增管，也可采用高灵敏度激光功率计。偏振信息处理器21可以采用数字电路或模拟电路，对第四探测器9的输出信息进行相应运算处理，得到激光阵列中各单元光束的偏振态信息。

其中，第四探测器9采用低噪声近红外光电探测器，偏振信息处理器21采用数字处理电路，对第四探测器9的输出信号结合偏振调节器7的刻度信息，进行相应运算处理，得到激光阵列中各单元光束的偏振态信息。

综上所述，本发明实施例的阵列准直激光参量检测装置，通过第一分光器，用于对阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束；第二分光器，用于对所述第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束；第三分光器，用于对所述第四激光束进行分束，得到第五激光束和第六激光束；偏振调节器，用于对所述第六激光束的进行偏振方向调节；第四分光器，用于对偏振方向调节后的所述第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束；第一检测支路、第二检测支路及第三检测支路，用于各接收所述第一激光束、所述第三激光束及所述第五激光束中的一束激光束；第四检测支路和第五检测支路，用于各接收所述第七激光束和所述第八激光束中的一束激光束。综上，通过上述装置实现了阵列准直激光功率、相位、延时、定位、偏振态以及光斑图像等多参量的数字化实时检测，以达到能够对阵列激光的各个组成单元进行协同控制的技术手段。实现数字化实时检测，并且测量精度高，操作简单；同时，承载激光功率高，可满足万瓦级以上阵列激光的检测需求。

本发明的优点在于：可测参量多，实现阵列激光的功率、相位、延时、定位、偏振态以及光斑图像等多参量检测；可实现数字化实时检测，测量精度高，操作简单；承载激光功率高，可满足万瓦级以上阵列激光的检测需求。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，包括：

第一分光器，用于对阵列激光束进行分束，得到第一激光束和第二激光束；

第二分光器，用于对所述第二激光束进行分束，得到第三激光束和第四激光束；

第三分光器，用于对所述第四激光束进行分束，得到第五激光束和第六激光束；

偏振调节器，用于对所述第六激光束的进行偏振方向调节；

第四分光器，用于对偏振方向调节后的所述第六激光束进行分束，得到第七激光束和第八激光束；

第一检测支路、第二检测支路及第三检测支路，用于各接收所述第一激光束、所述第三激光束及所述第五激光束中的一束激光束；

第四检测支路和第五检测支路，用于各接收所述第七激光束和所述第八激光束中的一束激光束；

其中：

第一检测支路，包括光功率计，用于检测其接收的激光束的光功率，以得到阵列激光束的光功率；

第二检测支路，包括第一补偿调节器、孔径光阑、第一探测器和相位延时处信息理器；其中，所述第一补偿调节器用于对所述第二检测支路接收的激光束进行像质补偿，并调节所述第二检测支路接收的激光束的激光功率；所述孔径光阑用于对像质补偿后的所述第二检测支路接收的激光束进行定位采样；所述第一探测器用于对定位采样后的激光束进行功率特性检测，并输出功率特性检测信号；所述相位延时处信息理器用于对所述功率特性检测信号进行处理，得到阵列激光束的相位差信息和延时差信息；

第三检测支路，包括第二补偿调节器、第二探测器、及位置信息处理器；其中，所述第二补偿调节器用于对所述第三检测支路接收的激光束进行像质补偿；所述第二探测器用于对像质补偿后的所述第三检测支路接收的激光束的进行能量分布检测，并输出能量分布检测信号；所述位置信息处理器用于对所述能量分布检测信号进行处理，得到阵列激光的聚焦光斑的位置信息；

第四检测支路，包括第三补偿调节器、成像器、以及图像显示器；其中，所述第三补偿调节器用于对所述第四检测支路接收的激光束的进行像质补偿，所述成像器用于检测得到像质补偿后的所述第四检测支路接收的激光束的聚焦激光图像，所述图像显示器用于显示所述聚焦激光图像；

第五检测支路，包括第四探测器和偏振信息处理器；其中，所述第四探测器用于对所述第五检测支路接收的激光束进行偏振激光功率检测，得到偏振激光功率检测信号；所述偏振信息处理器用于对所述偏振激光功率检测信号进行处理，得到阵列激光的偏振信息。

2.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，还包括：

聚焦镜，位于所述第一分光器的激光入射侧，用于对所述阵列激光束进行聚焦；

补偿器，位于用于分束得到所述第二检测支路所接收的激光束的分光器和用于分束得到所述第三检测支路所接收的激光束的分光器的激光入射侧，用于对激光束进行像质补偿。

3.如权利要求2所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，所述第一检测支路所接收的激光束为所述第一激光束，所述第二检测支路所接收的激光束为所述第三激光束，所述第三检测支路所接收的激光束为所述第五激光束；所述补偿器位于所述第一分光器和所述第二分光器之间。

4.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，还包括：

阵列准直激光发射设备，包括多个激光发射单元，用于产生准直的阵列激光束；其中，每个所述激光发射单元可单独进行六维调节。

5.如权利要求3所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，

所述第一分光器包括第一楔形镜和第二楔形镜；所述第一分光器的用于反射出所述第一激光束的第一通光面覆盖有増反膜，所述第一分光器的用于透射出所述第二激光束的第二通光面、第三通光面及第四通光面覆盖有增透膜；和/或，

所述第二分光器和所述第三分光器均为偏振不相关的立方分光棱镜，且偏振不相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直；和/或，

所述第四分光器为偏振相关的立方分光棱镜，且偏振相关的立方分光棱镜的通光面与穿过其的光轴垂直。

6.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，所述偏振调节器为包括360度可旋转调节框和设置于其中的1/2波片；所述360度可旋转调节框用于通过手动或电动旋转调节所述1/2波片的放置姿势，且其上设置有用于显示旋转调节状态的调节刻度标识。

7.如权利要求2所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，

焦距聚焦镜为球面镜或非球面镜，为透射镜或反射镜，其镜面覆盖有非偏振相关膜层；和/或，

所述补偿器包括一片或多片透射式镜片。

8.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，所述第一补偿调节器、所述第二补偿调节器及所述第三补偿调节器均包括一片或多片透射式镜片和透射吸收型激光衰减片。

9.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，

所述孔径光阑位于所述第二检测支路的激光束聚焦平面上，其通光孔周围的非通光部分的表面为漫反射面；所述第一探测器为光电探测器，包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管；所述第一探测器的探测感光面贴近并面对所述孔径光阑的通光孔；所述第一探测器的探测感光面和所述孔径光阑能够同步进行二维调节。

10.如权利要求1所述的阵列准直激光参量检测装置，其特征在于，

所述第二探测器包括位置传感器或面阵CCD/CMOS器件，其感光面位于所述第三检测支路的激光束聚焦平面上；和/或，

所述第四探测器包括具有探测信号预放大功能的光电二极管或光电倍增管，或者为激光功率计；和/或，

所述成像器包括面阵CCD器件或面阵CMOS器件，其感光面位于所述第四检测支路的激光束聚焦平面上。

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