CN114336257A - 全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法 - Google Patents

Abstract

全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，包括1个种子激光器、1个1×2激光分束/合束器、2个1×N激光分束/合束器、2N个相位调制器、N个激光放大器、N个2×2光纤耦合器、N个光纤端帽、N个激光准直镜、N个空间光相位调制器、N+1个光电探测器、N+1个相位控制模块、1个探测光种子、1个环形器和1个波分复用器。本发明通过搭建全光纤结构与双波长探测实现各路激光的精确相位探测与控制，提高了全光纤激光相控阵系统相位控制精度与系统紧凑性。

Description

全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法

技术领域

本发明涉及光学相控阵技术领域，具体涉及一种全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法。

背景技术

激光相控阵技术通过对各路激光的相位进行控制，使输出阵列激光满足一定的相位分布，从而实现对阵列激光的调控，可以广泛应用于激光通信、激光雷达和定向能技术等领域。目前，激光相控阵系统是主要采用了主振荡器功率放大(英文名称为MasterOscillatorPowerAmplifier，简称MOPA)，通过将阵列激光锁定为同相位输出，从而达到提升远场光斑能量集中度的目的。通过全光纤结构实现各路激光的相位探测与控制，不需要利用分光镜对阵列激光进行采样，提高了激光相控阵系统的扩展性和紧凑性。

图1为申请人之前提出的一种全光纤激光相控阵系统结构示意框图。该系统主要包含包括1个种子激光101、1个1×2激光分束/合束器102、2个1×N激光分束/合束器102、2N个相位调制器103、N个激光放大器104、N个2×2光纤耦合器105、N个光纤端帽106、N个激光准直镜107、N个空间光相位调制器108、N+1个光电探测器109、N+1个相位控制模块110、1个环形器111。种子激光101经1×2激光分束/合束器102-0进行分束后，一路激光再次经第一个1×N激光分束/合束器102-1分成N束，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分别与对应的2×2光纤耦合器105的1端口连接。>99％从光纤耦合器1端口进入的光从光纤耦合器的2端口输出并分别与光纤端帽106连接,<1％从光纤耦合器1端口进入的光从光纤耦合器4端口输出并与光电探测器109连接。99％以上的光从各光纤端帽出射经过激光准直镜107传输到空间光相位调制器108最后发射到作用目标处。<1％的功率从光纤端帽处反射回光纤中。1×2激光分束/合束器分出的另一束光与环形器111的1端口连接。环形器的3端口与光电探测器109连接，环形器的2端口输出经第二个1×N激光分束/合束器102-2分成N束，各路激光分别进入相位调制器103，各相位调制器103分别与2×2光纤耦合器105的3端口连接。>99％从光纤耦合器3端口输入的光从光纤耦合器的4端口输出到光电探测器109。光电探测器109产生的电信号输出到相位控制模块110。相位控制模块110通过优化算法产生控制信号并输出到各相位调制器103。开启第i个相位控制模块310-i，使第i光电探测器109-i探测到的信号稳定到最大值，i＝1，2，…，N。开启第N+1相位控制模块110-(N+1)，使第N+1光电探测器109探测到的信号稳定到最大值。此时，种子激光101发出的激光，经过光纤端帽106反射，再由第二1×N激光分束/合束器102-2合束的各路激光的相位保持一致，从而实现了输出激光的相位锁定。利用空间光相位调制器108对第i路激光施加固定的相位，从而实现对阵列光束的相位调控。

上述激光相控阵系统能够实现全光纤结构相位探测与锁定，扩展性和紧凑性好。但是，该方法测量往返相位引入π相位不确定性，较难直接实现输出相位的同相输出，需要额外的测量与补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，通过全光纤结构与双波长探测实现各路激光的精确相位探测与控制，提高了全光纤激光相控阵系统相位控制精度与系统紧凑性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

全光纤激光相控阵系统，包括种子激光器、1×2激光分束/合束器、1×N激光分束/合束器、相位调制器、激光放大器、2×2光纤耦合器、光纤端帽、光电探测器、相位控制模块、探测光种子、环形器和波分复用器；

所述种子激光器输出波长为λ₁的种子激光，种子激光器的输出端与1×2激光分束/合束器的第1端口连接，1×2激光分束/合束器的第2端口与第一1×N激光分束/合束器的第1端口连接，1×2激光分束/合束器将种子激光分成两束，其中一束再被第一1×N激光分束/合束器分为N束激光，分别从第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口到第N+1端口输出；

所述第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口与第i个相位调制器光路连接，第i个相位调制器与第i个激光放大器光路连接，第i个激光放大器与第i个2×2光纤耦合器的第1端口连接。第i个2×2光纤耦合器的第2端口与第i个光纤端帽光路连接，i＝1，2，…，N；

所述探测光种子输出波长为λ₂的激光，探测光种子的输出端连接环形器的第1端口，环形器的第2端口连接波分复用器的第2端口；环形器的第3端口连接第N+1个光电探测器，第N+1个光电探测器的输出端与第N+1个相位控制模块的输入端电连接；第N+1个相位控制模块的输出端与第i个相位调制器电连接；

1×2激光分束/合束器的第3端口连接波分复用器的第3端口，波分复用器的第1端口与第二1×N激光分束/合束器的第1端口连接，第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口与第N+i个相位调制器接，第N+i个相位调制器连接第i个2×2光纤耦合器的第3端口，第i个2×2光纤耦合器的第4端口与第i个光电探测器的输入端连接，第i个光电探测器的输出端与第i个相位控制模块的输入端电连接，第i个相位控制模块的输出端与第N+i个相位调制器电连接。

本发明中从环形器的第1端口输入的激光只能从环形器的第2端口输出，从环形器的第2端口输入的激光只能从环形器的第3端口输出。

本发明中所述光电探测器将采集到的光强信号转换为电信号，并将电信号传输给对应的相位控制模块，所述各相位控制模块上预先加载有相位控制优化算法，各相位控制模块通过运行相位控制优化算法产生相位控制信号并输出到对应的相位调制器，使对应的光电探测器探测到的信号稳定到最大值。

优选地，本发明中所述2×2光纤耦合器用于对激光进行分束，当激光从2×2光纤耦合器的第1端口输入时，从2×2光纤耦合器的第1端口输入的大部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第2端口输出，少部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第4端口输出；当激光从2×2光纤耦合器的第3端口输入时，从2×2光纤耦合器的第3端口输入的大部分功率的激光能够从2×2光纤耦合器的第4端口输出；当激光从2×2光纤耦合器的第2端口输入时，从2×2光纤耦合器的第2端口输入的大部分功率的激光能够从2×2光纤耦合器的第3端口输出。

优选地，输入到第i个光纤端帽中的激光，其中>99％功率的激光经第i个光纤端帽输出，<1％的功率的激光经第i个光纤端帽反射回原光路中。

优选地，还包括N个激光准直镜、N个空间光相位调制器，第i个光纤端帽输出的激光入射到第i个激光准直镜，第i个激光准直镜用于将第i个光纤端帽输出的激光进行准直，并发射到第i个空间光相位调制器，第i个空间光相位调制器用于对入射到第i个空间光相位调制器中的激光施加固定的相位Φ_i。

本发明通过波长λ₁、λ₂以及各光学器件选择，使得全光纤激光相控阵系统能够满足以下条件：

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1}

其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位，ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₁的激光的相位。

上述全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，包括以下步骤：

(1)开启第i个相位控制模块，使第i个光电探测器探测到的信号稳定到最大值，此时满足如下关系式：

ψ_X+ψ_{ia_λ1}＝ψ_Y+ψ_{ic_λ1} (1)

其中，ψ_X表示1×2激光分束/合束器的第2端口到第一1×N激光分束/合束器的第1端口之间的相位；ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位；ψ_Y表示1×2激光分束/合束器第3端口到第二1×N激光分束/合束器的第1端口之间的相位；ψ_{ic_λ1}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₁的激光的相位；

(2)开启第N+1个相位控制模块，使第N+1个光电探测器探测到的信号稳定到最大值，此时种子激光器发出的波长为λ₁的激光，经过各光纤端帽反射，再由第二1×N激光分束/合束器合束的各路激光的相位保持一致，即满足如下关系式：

2ψ_{1b_λ2}+2ψ_{1c_λ2}＝2ψ_{2b_λ2}+2ψ_{2c_λ2}＝…＝2ψ_{Nb_λ2}+2ψ_{Nc_λ2} (2)

其中，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位；

因有：

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1} (3)

其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位，ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₁的激光的相位；

将(3)式代入(2)式，得到如下结果

ψ_{1a_λ1}+ψ_{1b_λ1}＝ψ_{2a_λ1}+ψ_{2b_λ1}＝…＝ψ_{Na_λ1}+ψ_{Nb_λ1} (4)

(4)式表示此时种子激光器发出的激光，经过功率放大，由N个光纤端帽输出的N路激光相位相同，实现了全光纤激光相控阵系统其输出激光的同相相位精确锁定。

进一步地，利用第i个空间光相位调制器对第i路激光施加固定的相位Φ_i，，使各路激光的相位为Φ_i，从而实现对阵列光束的相位调控。

本发明通过引入波长不同的探测光，通过波长λ₁、λ₂以及各光学器件选择，使得2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1}，即使被控光路中探测光的相位为两倍主激光的相位。在对探测光进行相位控制后，被控光路中主激光的相位往返引入的π相位不确定性可以得到解决。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中的全光纤激光相控阵系统结构示意框图。

图2为本发明提供的一种全光纤激光相控阵系统。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图2，本发明一实施例提供了一种全光纤激光相控阵系统，包括1个种子激光器201、1个1×2激光分束/合束器202-0、2个1×N激光分束/合束器、2N个相位调制器、N个激光放大器、N个2×2光纤耦合器、N个光纤端帽、N个激光准直镜、N个空间光相位调制器、N+1个光电探测器、N+1个相位控制模块、1个探测光种子211、1个环形器212、1个波分复用器213。2个1×N激光分束/合束器即第一1×N激光分束/合束器202-1和第二1×N激光分束/合束器202-2。2N个相位调制器包括第1个相位调制器203-1、第2个相位调制器203-2、...、第N个相位调制器203-N、第N+1个相位调制器203-(N+1)、...、第N+N个相位调制器203-(N+N)。

N+1个相位控制模块上均预先加载有相位控制优化算法，各相位控制模块通过运行相位控制优化算法产生相位控制信号并输出到对应的相位调制器。具体采用何种相位控制优化算法不限，本领域技术人员可以根据经验和实际需求，在现有的相位控制优化算法中选取合适的相位控制优化算法。

1×2激光分束/合束器202-0具有三个端口，1×2激光分束/合束器202-0的第1端口为其输入端口，1×2激光分束/合束器202-0的第2端口和第3端口为其两个输出端口。

第一1×N激光分束/合束器202-1、第二1×N激光分束/合束器202-2均具有N+1个输端口。第一1×N激光分束/合束器202-1的第1端口为其输入端口，第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口至第N+1端口为其N个输出端口。当一束激光从第一1×N激光分束/合束器202-1的第1端口输入时，被第一1×N激光分束/合束器202-1分为N路，分别从第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口到第N+1端口输出；当N束激光分别从第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口到第N+1端口输入时，N束激光被第一1×N激光分束/合束器202-1合为1路后从第一1×N激光分束/合束器202-1的第1端口输出。同样的，第二1×N激光分束/合束器202-2的第1端口为其输入端口，第二1×N激光分束/合束器202-2的第2端口至第N+1端口为其N个输出端口。当一束激光从第二1×N激光分束/合束器202-2的第1端口输入时，被第二1×N激光分束/合束器202-2分为N路，分别从第二1×N激光分束/合束器202-2的第2端口到第N+1端口输出；当N束激光分别从第二1×N激光分束/合束器202-2的第2端口到第N+1端口输入时，N束激光被第二1×N激光分束/合束器202-2合为1路后从第二1×N激光分束/合束器202-2的第1端口输出。

所述2×2光纤耦合器用于对激光进行分束，其具有4个端口。当激光从2×2光纤耦合器的第1端口输入时，从2×2光纤耦合器的第1端口输入的大部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第2端口输出，少部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第4端口输出。当激光从2×2光纤耦合器的第3端口输入时，从2×2光纤耦合器的第3端口输入的激光能够从2×2光纤耦合器的第4端口输出。当激光从2×2光纤耦合器的第2端口输入时，从2×2光纤耦合器的第2端口输入的激光能够从2×2光纤耦合器的第3端口输出。

所述种子激光器201输出波长为λ₁的种子激光，种子激光器201的输出端与1×2激光分束/合束器202-0的第1端口连接，1×2激光分束/合束器202-0将种子激光分成两束光，1×2激光分束/合束器202-0的第2端口与第一1×N激光分束/合束器202-1的第1端口(即第一1×N激光分束/合束器202-1的输入端口)连接，被第一1×N激光分束/合束器202-1分为N束激光，分别从第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口到第N+1端口输出。

所述第一1×N激光分束/合束器202-1的第i+1端口与第i个相位调制器203-i光路连接，第i个相位调制器203-i与第i个激光放大器204-i光路连接，第i个激光放大器204-i与第i个2×2光纤耦合器205-i的第1端口连接。第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口与第i个光纤端帽206-i光路连接，i＝1，2，…，N。其中，相位调制器用于改变输入到相位调制器中激光的活塞相位，激光放大器用于对输入到激光放大器中激光的功率进行放大。

所述探测光种子211用于输出波长为λ₂的激光，探测光种子211的输出端连接环形器212的第1端口。所述环形器212具备三个端口，从环形器212的第1端口输入的激光只能从环形器的第2端口输出，从环形器212的第2端口输入的激光只能从环形器的第3端口输出。环形器212的第2端口连接波分复用器213的第2端口。环形器212的第3端口连接第N+1个光电探测器209-(N+1)，第N+1个光电探测器209-(N+1)输出端与第N+1个相位控制模块210-(N+1)的输入端电连接。第N+1个相位控制模块210-(N+1)的输出端与第i个相位调制器203-i电连接，其中，i＝1，2，…，N。

1×2激光分束/合束器202-0的第3端口连接波分复用器213的第3端口。波分复用器213的第1端口与第二1×N激光分束/合束器202-2的第1端口连接。第二1×N激光分束/合束器202-2的第i+1端口与第N+i个相位调制器203-(N+i)连接，第N+i个相位调制器203-(N+i)连接第i个2×2光纤耦合器205-i的第3端口。第i个2×2光纤耦合器205-i的第4端口与第i个光电探测器209-i的输入端连接。第i个光电探测器209-i的输出端与第i个相位控制模块210-i的输入端电连接，第i个相位控制模块210-i的输出端与第N+i个相位调制器203-(N+i)电连接。所述N+1个光电探测器均分别用于将采集到的光强信号转换为电信号。所述各相位控制模块均分别用于使接收到的电信号稳定到最大值。

所述波分复用器213用于将不同波长的两束光合为一束，或者将一束光的按照不同波长成分分开。参照图2，波分复用器213具有3个端口，波分复用器213的第2端口和第3端口位于一侧，波分复用器213的第1端口位于另一侧。从波分复用器213的第2端口和第3端口输入的波长为λ₂的激光和波长为λ₁的激光经波分复用器213合为一束后从波分复用器213的第1端口输出。

光纤激光输出端包括N个光纤端帽206-i，光纤端帽206-i用于降低光纤激光输出端的功率密度。输入到第i个光纤端帽206-i中的激光，其中>99％功率的激光经第i个光纤端帽206-i输出，<1％的功率的激光经第i个光纤端帽206-i反射回原光路中。进一步地，光纤激光输出端还包括N个激光准直镜207-i、N个空间光相位调制器208-i，第i个光纤端帽206-i输出的激光入射到第i个激光准直镜207-i，第i个激光准直镜207-i用于将第i个光纤端帽206-i输出的激光进行准直，并发射到第i个空间光相位调制器208-i，第i个空间光相位调制器208-i用于对入射到第i个空间光相位调制器208-i中的激光施加固定的相位Φ_i，i＝1，2，…，N。

本实施例中，通过波长λ₁、λ₂以及各光学器件选择，能够使得

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1} (3)

其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口到第i个光纤端帽206-i输出端之间对波长为λ₂的激光的相位。ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器202-2的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位。ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器202-1的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位。ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口到第i个光纤端帽206-i输出端之间对波长为λ₁的激光的相位。

图2所示实施例提供的全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，包括以下步骤：

(1)开启第i个相位控制模块210-i，使第i个光电探测器209-i探测到的信号稳定到最大值，i＝1，2，…，N。此时，满足如下关系式：

ψ_X+ψ_{ia_λ1}＝ψ_Y+ψ_{ic_λ1} (1)

其中，ψ_X表示1×2激光分束/合束器202-0的第2端口到第一1×N激光分束/合束器202-1的第1端口之间的相位；ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器202-1的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位；ψ_Y表示1×2激光分束/合束器202-0第3端口到第二1×N激光分束/合束器202-2的第1端口之间的相位；ψ_{ic_λ1}表示第二1×N激光分束/合束器202-2的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第3端口之间对波长为λ₁的激光的相位。

(2)开启第N+1个相位控制模块210-(N+1)，使第N+1个光电探测器209-(N+1)探测到的信号稳定到最大值。此时，种子激光器211发出的波长为λ₁的激光，经过各光纤端帽反射，再由第二1×N激光分束/合束器202-2合束的各路激光的相位保持一致。即满足如下关系式：

2ψ_{1b_λ2}+2ψ_{1c_λ2}＝2ψ_{2b_λ2}+2ψ_{2c_λ2}＝…＝2ψ_{Nb_λ2}+2ψ_{Nc_λ2} (2)

其中，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器202-2的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位。ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口到第i个光纤端帽206-i输出端之间对波长为λ₂的激光的相位。

因有：

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1} (3)

其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口到第i个光纤端帽206-i输出端之间对波长为λ₂的激光的相位。ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器202-2的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位。ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器202-1的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器205-i的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位。ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器205-i的第2端口到第i个光纤端帽206-i输出端之间对波长为λ₁的激光的相位。

将(3)式代入(2)式，可以得到如下结果

ψ_{1a_λ1}+ψ_{1b_λ1}＝ψ_{2a_λ1}+ψ_{2b_λ1}＝…＝ψ_{Na_λ1}+ψ_{Nb_λ1} (4)

(4)式表示种子激光器201发出的激光，经过功率放大，由N个光纤端帽206-i输出的N路激光相位相同。因此，通过上述方法，实现了全光纤激光相控阵系统其输出激光的同相相位精确锁定。

进一步地，利用第i个空间光相位调制器208-i对第i路激光施加固定的相位Φ_i，i＝1，2，…，N，可以使各路激光的相位为Φ_i，从而实现对阵列光束的相位调控。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.全光纤激光相控阵系统，其特征在于：包括种子激光器、1×2激光分束/合束器、1×N激光分束/合束器、相位调制器、激光放大器、2×2光纤耦合器、光纤端帽、光电探测器、相位控制模块、探测光种子、环形器和波分复用器；

所述种子激光器输出波长为λ₁的种子激光，种子激光器的输出端与1×2激光分束/合束器的第1端口连接，1×2激光分束/合束器的第2端口与第一1×N激光分束/合束器的第1端口连接，1×2激光分束/合束器将种子激光分成两束，其中一束再被第一1×N激光分束/合束器分为N束激光，分别从第一1×N激光分束/合束器202-1的第2端口到第N+1端口输出；

所述第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口与第i个相位调制器光路连接，第i个相位调制器与第i个激光放大器光路连接，第i个激光放大器与第i个2×2光纤耦合器的第1端口连接。第i个2×2光纤耦合器的第2端口与第i个光纤端帽光路连接，i＝1，2，…，N；

所述探测光种子输出波长为λ₂的激光，探测光种子的输出端连接环形器的第1端口，环形器的第2端口连接波分复用器的第2端口；环形器的第3端口连接第N+1个光电探测器，第N+1个光电探测器的输出端与第N+1个相位控制模块的输入端电连接；第N+1个相位控制模块的输出端与第i个相位调制器电连接；

1×2激光分束/合束器的第3端口连接波分复用器的第3端口，波分复用器的第1端口与第二1×N激光分束/合束器的第1端口连接，第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口与第N+i个相位调制器接，第N+i个相位调制器连接第i个2×2光纤耦合器的第3端口，第i个2×2光纤耦合器的第4端口与第i个光电探测器的输入端连接，第i个光电探测器的输出端与第i个相位控制模块的输入端电连接，第i个相位控制模块的输出端与第N+i个相位调制器电连接。

2.根据权利要求1所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：从环形器的第1端口输入的激光只能从环形器的第2端口输出，从环形器的第2端口输入的激光只能从环形器的第3端口输出。

3.根据权利要求1所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：所述光电探测器将采集到的光强信号转换为电信号，并将电信号传输给对应的相位控制模块，所述各相位控制模块上预先加载有相位控制优化算法，各相位控制模块通过运行相位控制优化算法产生相位控制信号并输出到对应的相位调制器，使对应的光电探测器探测到的信号稳定到最大值。

4.根据权利要求1所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：所述2×2光纤耦合器用于对激光进行分束，当激光从2×2光纤耦合器的第1端口输入时，从2×2光纤耦合器的第1端口输入的大部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第2端口输出，少部分功率的激光从2×2光纤耦合器的第4端口输出；当激光从2×2光纤耦合器的第3端口输入时，从2×2光纤耦合器的第3端口输入的大部分功率的激光能够从2×2光纤耦合器的第4端口输出；当激光从2×2光纤耦合器的第2端口输入时，从2×2光纤耦合器的第2端口输入的大部分功率的激光能够从2×2光纤耦合器的第3端口输出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：输入到第i个光纤端帽中的激光，其中>99％功率的激光经第i个光纤端帽输出，<1％的功率的激光经第i个光纤端帽反射回原光路中。

6.根据权利要求5所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：还包括N个激光准直镜、N个空间光相位调制器，第i个光纤端帽输出的激光入射到第i个激光准直镜，第i个激光准直镜用于将第i个光纤端帽输出的激光进行准直，并发射到第i个空间光相位调制器，第i个空间光相位调制器用于对入射到第i个空间光相位调制器中的激光施加固定的相位Φ_i。

7.根据权利要求5所述的全光纤激光相控阵系统，其特征在于：通过波长λ₁、λ₂以及各光学器件选择，能够满足：

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1}

其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位，ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₁的激光的相位。

8.如权利要求1、2、3、4、6或7所述全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)开启第i个相位控制模块，使第i个光电探测器探测到的信号稳定到最大值，此时满足如下关系式：

ψ_X+ψ_{ia_λ1}＝ψ_Y+ψ_{ic_λ1} (1)

其中，ψ_X表示1×2激光分束/合束器的第2端口到第一1×N激光分束/合束器的第1端口之间的相位；ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位；ψ_Y表示1×2激光分束/合束器第3端口到第二1×N激光分束/合束器的第1端口之间的相位；ψ_{ic_λ1}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₁的激光的相位；

(2)开启第N+1个相位控制模块，使第N+1个光电探测器探测到的信号稳定到最大值，此时种子激光器发出的波长为λ₁的激光，经过各光纤端帽反射，再由第二1×N激光分束/合束器合束的各路激光的相位保持一致，即满足如下关系式：

2ψ_{1b_λ2}+2ψ_{1c_λ2}＝2ψ_{2b_λ2}+2ψ_{2c_λ2}＝…＝2ψ_{Nb_λ2}+2ψ_{Nc_λ2} (2)其中，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位；

因有：

2ψ_{ib_λ2}+2ψ_{ic_λ2}＝ψ_{ia_λ1}+ψ_{ib_λ1} (3)其中，ψ_{ib_λ2}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ic_λ2}表示第二1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第3端口之间对波长为λ₂的激光的相位，ψ_{ia_λ1}表示第一1×N激光分束/合束器的第i+1端口到第i个2×2光纤耦合器的第1端口之间对波长为λ₁的激光的相位，ψ_{ib_λ1}表示第i个2×2光纤耦合器的第2端口到第i个光纤端帽输出端之间对波长为λ₁的激光的相位；

将(3)式代入(2)式，得到如下结果

ψ_{1a_λ1}+ψ_{1b_λ1}＝ψ_{2a_λ1}+ψ_{2b_λ1}＝…＝ψ_{Na_λ1}+ψ_{Nb_λ1} (4)

(4)式表示此时种子激光器发出的激光，经过功率放大，由N个光纤端帽输出的N路激光相位相同，实现了全光纤激光相控阵系统其输出激光的同相相位精确锁定。

9.根据权利要求8所述的全光纤激光相控阵系统的精确相位控制方法，其特征在于，利用第i个空间光相位调制器对第i路激光施加固定的相位Φ_i，，使各路激光的相位为Φ_i，从而实现对阵列光束的相位调控。

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