CN117389029A - 一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法，装置包括：镜框单元，所述镜框单元包括设于激光入射端的入射面镜框、设于激光出射端的出射面镜框，所述入射面镜框与出射面镜框均中心镂空预留安装位；设于所述入射面镜框与出射面镜框之间用于连接二者的密封套管；设于所述入射面镜框中心安装位上的第一透镜、设于所述出射面镜框中心安装位上的第二透镜；设于所述入射面镜框与出射面镜框之间的驱动机构；设于所述入射面镜框上的密封电连接器；以及设于所述出射面镜框上的导气机构。利用透镜间稳定的气体折射率与空气折射率不同的特性，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法。
背景技术
在相干合成中各合成光束之间需要保持光束的平行和稳定，光束在传输过程中，由于受到振动和热效应等因素的影响，光束实际指向与理想指向之间会发生偏移，影响相干合成效果。同时，相干合成中，需要各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长，在激光放大和传输光路中，激光束的相位会出现漂移和波动，导致干涉区域的位置和光强发生变化，影响相干合成激光束的光束质量。
目前市面上常用的技术方法为：对激光束指向进行调控通常是采用快反镜作为执行装置，同时在光路中通常采用相位调制器对激光束的相位进行调控。公开号为CN111609817A的中国专利提供一种小型化高精度激光束指向稳定装置，包括可调孔径光阑、二维快速控制反射镜、分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、斜方棱镜、透镜、光电感应器件、反射部件、纳米移动台和控制器等部件：它利用偏振光束在全反射角度附近的反射特性,将其作为角度灵敏探测手段,结合快速控制反射镜实现角度方向偏移的独立修正。位置方向的漂移则由一个反射部件与位置探测器完成修正。本发明通过解除角度测量对光程的依赖，结合分离式地调控，实现小型化、高精度、快速度的光束稳定控制。
但是公开号为CN111609817A的中国专利存在光路设计复杂的问题，其中一个反射元件安装出现偏差就会影响指向结果，反射镜的表面材料还会受到温度的影响，使反射效果发生变化，且激光在反射过程中，光束的质量会发生变化，从而影响激光的聚焦效果和传播方向。因此，需要一种一种高精度激光束指向与相位调控装置，实现在同一装置中对激光束指向和相位进行高精度调控的功能。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法，在密封套管中充折射率不同于空气的气体，通过改变两个透镜之间的角度，在透镜间形成楔形空间，激光束通过两透镜的楔形空间后，出射的激光束指向与入射激光束指向产生偏转，从而控制激光束的传输指向。同时，通过改变两个透镜之间的相对距离或压强，在透镜间形成长度可调的光路空间，利用透镜间稳定的气体折射率与空气折射率不同的特性，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
按照本发明实施例的第一方面，提供一种高精度激光束指向与相位调控装置，包括：
镜框单元，所述镜框单元包括设于激光入射端的入射面镜框、设于激光出射端的出射面镜框，所述入射面镜框与出射面镜框均中心镂空预留安装位；
设于所述入射面镜框与出射面镜框之间用于连接二者的密封套管，设于所述出射面镜框上的导气机构，通过所述导气机构在该密封套管中充折射率不同于空气的气体；
设于所述入射面镜框中心安装位上的第一透镜、设于所述出射面镜框中心安装位上的第二透镜；
以及设于所述入射面镜框与出射面镜框之间用于调节两个透镜之间的距离及角度的驱动机构，通过改变两个透镜之间的角度在透镜间形成楔形空间，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
进一步地，所述驱动机构包括设于所述入射面镜框上的驱动器；
以及设于所述出射面镜框上的位移杆；
所述驱动器驱动位移杆在Y轴方向上移动。
进一步地，所述驱动机构为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管内侧。
进一步地，还包括设于所述入射面镜框上的密封电连接器；
所述密封电连接器包括设于所述入射面镜框外侧的第一电连接器；
以及设于所述入射面镜框内侧的第二电连接器。
进一步地，所述导气机构包括设于所述出射面镜框外侧的接气口；
以及设于出射面镜框内侧的导气口。
进一步地，所述入射面镜框与第一透镜之间设有密封装置；
所述出射面镜框与第二透镜之间设有密封装置；
所述密封套管与入射面镜框以及出射面镜框之间通过弹性密封装置连接；
所述入射面镜框、出射面镜框、密封套管、第一透镜以及第二透镜之间形成密闭空间。
进一步地，所述密闭空间内充入折射率高于密闭空间外的高纯气体；
或于所述密闭空间内注入空气，增大密闭空间内的气压。
进一步地，所述密闭空间中注入气体后，激光束传输方向的变化量为：
θx=arcsin[(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx]≈(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx
θy=arcsin[(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly]≈(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly
θ=[(θx)2+(θy)2]1/2
式中：
θ为激光束传输方向的变化量；
θx为激光束在Lx方向上的角度变化量；
θy为激光束在Ly方向上的角度变化量；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
Lx为X方向上两个驱动机之间的距离；
Ly为Y方向上两个驱动机之间的距离；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构的伸缩量。
激光束垂直入射到镜框入射面时，激光束在传输方向上的相位变化为：
Ф=(2π/λ)×min{(L1+L3)/2,(L2+L4)/2}×(n1(p)-n2)
式中：
Ф为激光束在传输方向上的相位变化量；
λ为入射激光的波长；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构的伸缩量。
进一步地，还包括设于所述密封套管外用于测量大气压强的第一气压传感器；
设于所述密封套管内用于测量密闭空间内气压的第二气压传感器；
为所述密闭空间提供气体的气源；
以及为各组件提供控制作用的控制器。
按照本发明实施例的第二方面，提供一种高精度激光束指向与相位调控方法，包括以下步骤：
S100、将所述装置的入射面垂直安装于光源处，检查装置各组件功能正常，密封空间内气密性良好；
S200、根据激光束的指向与相位调控要求，确定装置密闭空间中气体的折射率以及两个透镜之间的距离与夹角，通过控制器控制驱动机构以及气源调节至预定范围；
S300、开启激光源，通过激光束的指向与相位调控情况以及第一气压传感器、第二气压传感器的反馈信号通过控制器对驱动机构以及气源进行微调，使其满足调控要求；
S400、稳定装置，使各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长，对装置进行实时检测调控，平衡外界环境对相干合成激光束光束质量产生的影响。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明的一种高精度激光束指向与相位调控装置，在密封套管中充折射率不同于空气的气体，通过改变两个透镜之间的角度，在透镜间形成楔形空间，激光束通过两透镜的楔形空间后，出射的激光束指向与入射激光束指向产生偏转，从而控制激光束的传输指向，同时通过改变两个透镜之间的相对距离或压强，在透镜间形成长度可调的光路空间，利用透镜间稳定的气体折射率与空气折射率不同的特性，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
2.本发明的一种高精度激光束指向与相位调控装置，使用透镜折射的方式对激光束进行指向控制，对比传统的采用反射来控制光束指向的方式，能够简化光学系统中的光路设计，使装置的调控操作更加简单，且减少了光学元件的使用，降低了使用成本以及维护保养成本。
3.本发明的一种高精度激光束指向与相位调控装置，通过对多个驱动的组合调控，精确控制两个透镜之间的角度，使激光束指向的偏转角度控制精度更高，且可通过不同驱动的伸缩，实现第二透镜在各个方向的随意倾斜，使两个透镜之间可沿各个方向实现任意角度的变化，使激光束完成各个方向上的任意角度偏移。
4.本发明的一种高精度激光束指向与相位调控装置，通过改变两个透镜之间的角度位置、距离或压强，来调控激光束在两透镜间的光程，对激光束指向的偏转角度和相位的控制精度更高，可用于高功率和大口径的光学系统中。
附图说明
图1为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置结构示意图；
图2为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置结构俯视图；
图3为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置入射面、驱动器和控制器连接示意图；
图4为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置镜框入射面、密封套管、气压传感器和控制器连接示意图；
图5为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置出射面、气源和控制器连接示意图；
图6为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置镜框与透镜布置示意图；
图7为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控装置驱动器布置示意图；
图8为本发明实施例一种高精度激光束指向与相位调控方法的具体步骤示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-入射面镜框、2-出射面镜框、3-密封套管、4-第一透镜、5-第二透镜、6-驱动机构、61-驱动器、62-位移杆、7-密封电连接器、71-第一电连接器、72-第二电连接器、8-第一气压传感器、9-第二气压传感器、10-导气机构、101-接气口、102-导气口、11-气源、12-控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1-5所示，本发明实施例提供一种高精度激光束指向与相位调控装置，包括设于激光入射端的入射面镜框1、设于激光出射端的出射面镜框2、设于所述入射面镜框1与出射面镜框2之间用于连接二者的密封套管3、安装于所述入射面镜框1上的第一透镜4、安装于所述出射面镜框2上的第二透镜5、设于所述入射面镜框1与出射面镜框2之间的驱动机构6、设于所述入射面镜框1上的密封电连接器7、设于所述密封套管3外的第一气压传感器8、设于所述密封套管3内的第二气压传感器9、设于所述出射面镜框2上的导气机构10、对装置进行输气的气源11以及对整个装置起控制作用的控制器12。在密封套管中充折射率不同于空气的气体，通过改变两个透镜之间的角度，在透镜间形成楔形空间，激光束通过两透镜的楔形空间后，出射的激光束指向与入射激光束指向产生偏转，从而控制激光束的传输指向。同时，通过改变两个透镜之间的相对距离或压强，在透镜间形成长度可调的光路空间，利用透镜间稳定的气体折射率与空气折射率不同的特性，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
所述入射面镜框1与出射面镜框2共同组成镜框单元，为装置提供支撑框架，且二者均中心开大孔。所述第一透镜4固定于所述入射面镜框1上，二者之间设有密封装置；所述第二透镜5固定于所述出射面镜框2上，二者之间设有密封装置；所述第一透镜4与第二透镜5均使用高透玻璃。使用透镜折射的方式对激光束进行指向控制，对比传统的采用反射来控制光束指向的方式，能够简化光学系统中的光路设计，使装置的调控操作更加简单，且减少了光学元件的使用，降低了使用成本以及维护保养成本。
所述密封套管3设于所述入射面镜框1与出射面镜框2之间，所述密封套管3与入射面镜框1之间通过弹性密封装置连接；所述密封套管3与出射面镜框2之间通过弹性密封装置连接。所述密封套管3为类波纹管结构，套设于所述入射面镜框1与出射面镜框2之间外圈，所述密封套管3与入射面镜框1以及出射面镜框2组成密闭空间。所述密闭空间中充入其他气体，该气体的密度与空气密度不同，使密闭空间中产生与空气中不同的折射率，当激光通过本装置时，光的传播路径发生偏转，达到对光的指向与相位进行调控的目的。
如图6-7所示，所述驱动机构6设于所述入射面镜框1与出射面镜框2之间，包括固定于所述入射面镜框1上的驱动器61以及固定于所述出射面镜框2上的位移杆62。所述驱动器61对位移杆62进行驱动，控制所述位移杆62的升降，从而控制出射面镜框2与第二透镜5的高度。所述驱动机构6为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管3内侧，多个驱动机构6之间互不制约，单独控制，所述驱动器61为包括伺服电机在内拥有大力矩与长行程的执行机构，实现第一透镜4与第二透镜5之间角度的任意变化，从而改变激光的出射方向。通过对多个驱动的组合调控，精确控制两个透镜之间的角度，使激光束指向的偏转角度控制精度更高，且可通过不同驱动的伸缩，实现第二透镜5在各个方向的随意倾斜，使两个透镜之间可沿各个方向实现任意角度的变化，使激光束完成各个方向上的任意角度偏移，达到激光束指向调控的目的。
优选的，控制器12控制气源11向所述密闭空间中注入折射率比密闭空间外气体大的高纯气体，第二气压传感器9测量密封套管3内部的高纯气体压强，第一气压传感器8测量密封套管3外部气体压强，控制器12调控气源11使密闭空间的内外气压相等。此时，激光束传输方向的变化量为：
θx=arcsin[(n1/n2)×(L4-L2)/Lx]≈(n1/n2)×(L4-L2)/Lx
θy=arcsin[(n1/n2)×(L3-L1)/Ly]≈(n1/n2)×(L3-L1)/Ly
θ=[(θx)2+(θy)2]1/2
式中：
θ为激光束传输方向的变化量；
θx为激光束在Lx方向上的角度变化量；
θy为激光束在Ly方向上的角度变化量；
n1为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
Lx为X方向上两个驱动机6之间的距离；
Ly为Y方向上两个驱动机6之间的距离；
L1、L3为Y方向上两个驱动机构6的伸缩量；
L2、L4为X方向上两个驱动机构6的伸缩量。
激光束垂直入射到镜框入射面时，激光束在传输方向上的相位变化为：
Ф=(2π/λ)×min{(L1+L3)/2,(L2+L4)/2}×(n1-n2)
式中：
Ф为激光束在传输方向上的相位变化量；
λ为入射激光的波长；
n1为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构6的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构6的伸缩量。
或，控制器12控制气源11向镜框密封空间中注入镜框密封空间内气压，第二气压传感器9测量密封套管3内部气体压强，第一气压传感器8测量密封套管3外部气体压强，控制器12调控气源11使镜框密封空间内外气压差维持在合适范围。此时，激光束传输方向的变化量为：
θx=arcsin[(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx]≈(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx
θy=arcsin[(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly]≈(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly
θ=[(θx)2+(θy)2]1/2
式中：
θ为激光束传输方向的变化量；
θx为激光束在Lx方向上的角度变化量；
θy为激光束在Ly方向上的角度变化量；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
Lx为X方向上两个驱动机6之间的距离；
Ly为Y方向上两个驱动机6之间的距离；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构6的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构6的伸缩量。
激光束垂直入射到镜框入射面时，激光束在传输方向上的相位变化为：
Ф=(2π/λ)×min{(L1+L3)/2,(L2+L4)/2}×(n1(p)-n2)
式中：
Ф为激光束在传输方向上的相位变化量；
λ为入射激光的波长；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构6的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构6的伸缩量。
所述密封电连接器7包括固定于所述入射面镜框1外侧的第一电连接器71以及固定于所述入射面镜框1内侧的第二电连接器72，所述第一电连接器71与第二电连接器72于入射面镜框1内部通过线缆相连，为密封套管3内部的驱动机构6以及其他装置提供电信号、信号反馈以及驱动力。使装置在使用过程中能够保持对控制因素的准确调控，使装置的运行状态更加稳定，且对激光束指向的偏转角度和相位的控制精度更高。
所述第一气压传感器8安装于所述密封套管3的外表面，用于测量大气压强，所述第二气压传感器9安装于所述密封套管3的内表面，用于测量装置密封空间内气体的气压，并将二者之间的气压进行对比，根据对比结果以及所需要的调控状态，确定密封空间内气体充入量以及对二者间的气压差进行检测，维持装置的正常运行，保持光束的平行和稳定，需要各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长。
所述导气机构10包括固定于所述出射面镜框2外侧的接气口101以及固定于所述出射面镜框2内侧的导气口102，所述接气口101与导气口102于出射面镜框2内部通过导气管相连，且所述接气口101与气源11连接，将存储在气源11中的气体经过导气机构10按照设定压力值，对密封空间输气，保证装置的中气体的折射率达到调节激光束指向与相位的效果。
所述控制器12连接到装置的驱动机构6、密封电连接器7、第一气压传感器8、第二气压传感器9以及气源11。装置运行时，所述控制器12根据调控需要，通过密封电连接器7为驱动机构6传递驱动能量以及驱动信号，使其带动第二透镜2移动，将两个透镜之间的距离、夹角调整到设定位置；对第一气压传感器8与第二气压传感器9将气压实时传递回控制器12中，控制器12根据反馈的气压信号对气源11的充放气操作进行控制，使装置的密封空间内气体压力到达预定值。对整个装置的状态进行调控，使装置稳定的运行。
实施例2
本实施例在实施例一的基础上，其他装置不发生变化的情况下，将密封电连接器7更换为无线电控制器，且与密封空间内的能量传递使用无线电耦合器完成，使用无线电对密封空间中的驱动机构6进行驱动并反馈第二气压传感器9的压力信号。使密封空间中的密封性更好，减少该密封空间的漏点，减小装置发生漏气的概率，避免因漏气导致折射率发生改变，使激光束的相位发生飘逸或波动。
实施例3
本实施例在实施例一或/和实施例二的基础上，其他装置不发生变化的情况下，将所述驱动器61由伺服电机更换为驱动气缸，由控制器12直接对气缸进行驱动，使驱动气缸对两个透镜之间的距离、角度进行调控。使驱动器61的动作更加迅速、精确，控制更加稳定，且降低了装置的制造和维护成本，增强了调控完成后的稳定性以及对环境的适应性。
实施例4
如图8所示，本实施例提供一种高精度激光束指向与相位调控方法，包括以下步骤：
S100、将实施例一到三中任一个所述装置的入射面垂直安装于光源处，检查装置各组件功能正常，密封空间内气密性良好；
S200、根据激光束的指向与相位调控要求，确定装置密闭空间中气体的折射率以及两个透镜之间的距离与夹角，通过控制器12控制驱动机构6以及气源11调节至预定范围；
S300、开启激光源，通过激光束的指向与相位调控情况以及第一气压传感器8、第二气压传感器9的反馈信号通过控制器12对驱动机构6以及气源11进行微调，使其满足调控要求；
S400、稳定装置，使各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长，对装置进行实时检测调控，平衡外界环境对相干合成激光束光束质量产生的影响。
实施例5
本实施例在实施例四的基础上，其他步骤不发生变化的情况下，将所述步骤S200替换为以下步骤：
S500、根据激光束的指向与相位调控要求，确定装置密闭空间中气体的压力以及两个透镜之间的距离与夹角，通过控制器12控制驱动机构6以及气源11调节至预定范围。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，包括：
镜框单元，所述镜框单元包括设于激光入射端的入射面镜框（1）、设于激光出射端的出射面镜框（2），所述入射面镜框（1）与出射面镜框（2）均中心镂空预留安装位；
设于所述入射面镜框（1）与出射面镜框（2）之间用于连接二者的密封套管（3），设于所述出射面镜框（2）上的导气机构（10），通过所述导气机构（10）在该密封套管（3）中充折射率不同于空气的气体；
设于所述入射面镜框（1）中心安装位上的第一透镜（4）、设于所述出射面镜框（2）中心安装位上的第二透镜（5）；
以及设于所述入射面镜框（1）与出射面镜框（2）之间用于调节两个透镜之间的距离及角度的驱动机构（6），通过改变两个透镜之间的角度在透镜间形成楔形空间，激光束在透镜间的传输路径的光程可以进行动态调控，从而控制相干合成系统中激光束的相位变化。
2.根据权利要求1所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）包括设于所述入射面镜框（1）上的驱动器（61）；
以及设于所述出射面镜框（2）上的位移杆（62）；
所述驱动器（61）驱动位移杆（62）在Y轴方向上移动。
3.根据权利要求2所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述驱动机构（6）为多个，均匀分布在所述镜框单元四周，组成驱动圆周阵列，且位于所述密封套管（3）内侧。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，还包括设于所述入射面镜框（1）上的密封电连接器（7）；
所述密封电连接器（7）包括设于所述入射面镜框（1）外侧的第一电连接器（71）；
以及设于所述入射面镜框（1）内侧的第二电连接器（72）。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述导气机构（10）包括设于所述出射面镜框（2）外侧的接气口（101）；
以及设于出射面镜框（2）内侧的导气口（102）。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述入射面镜框（1）与第一透镜（4）之间设有密封装置；
所述出射面镜框（2）与第二透镜（5）之间设有密封装置；
所述密封套管（3）与入射面镜框（1）以及出射面镜框（2）之间通过弹性密封装置连接；
所述入射面镜框（1）、出射面镜框（2）、密封套管（3）、第一透镜（4）以及第二透镜（5）之间形成密闭空间。
7.根据权利要求6所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述密闭空间内充入折射率高于密闭空间外的高纯气体；
或于所述密闭空间内注入空气，增大密闭空间内的气压。
8.根据权利要求7所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，所述密闭空间中注入气体后，激光束传输方向的变化量为：
θx=arcsin[(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx]≈(n1(p)/n2)×(L4-L2)/Lx
θy=arcsin[(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly]≈(n1(p)/n2)×(L3-L1)/Ly
θ=[(θx)2+(θy)2]1/2
式中：
θ为激光束传输方向的变化量；
θx为激光束在Lx方向上的角度变化量；
θy为激光束在Ly方向上的角度变化量；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
Lx为X方向上两个驱动机（6）之间的距离；
Ly为Y方向上两个驱动机（6）之间的距离；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构（6）的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构（6）的伸缩量；
激光束垂直入射到镜框入射面时，激光束在传输方向上的相位变化为：
Ф=(2π/λ)×min{(L1+L3)/2,(L2+L4)/2}×(n1(p)-n2)
式中：
Ф为激光束在传输方向上的相位变化量；
λ为入射激光的波长；
n1(p)为密闭空间内气体的折射率；
n2为密闭空间外气体的折射率；
L1、L3为Ly方向上两个驱动机构（6）的伸缩量；
L2、L4为Lx方向上两个驱动机构（6）的伸缩量。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置，其特征在于，还包括设于所述密封套管（3）外用于测量大气压强的第一气压传感器（8）；
设于所述密封套管（3）内用于测量密闭空间气压的第二气压传感器（9）；
为所述密闭空间提供气体的气源（11）；
以及为各组件提供控制作用的控制器（12）。
10.一种高精度激光束指向与相位调控方法，应用如权利要求1-9中任一项所述的一种高精度激光束指向与相位调控装置实现，包括以下步骤：
S100、将所述装置的入射面垂直安装于光源处，检查装置各组件功能正常，密封空间内气密性良好；
S200、根据激光束的指向与相位调控要求，确定装置密闭空间中气体的折射率以及两个透镜之间的距离与夹角，通过控制器（12）控制驱动机构（6）以及气源（11）调节至预定范围；
S300、开启激光源，通过激光束的指向与相位调控情况以及第一气压传感器（8）、第二气压传感器（9）的反馈信号通过控制器（12）对驱动机构（6）以及气源（11）进行微调，使其满足调控要求；
S400、稳定装置，使各合成光束之间的相对相位保持稳定，实现在光束重叠区域的干涉相长，对装置进行实时检测调控，平衡外界环境对相干合成激光束光束质量产生的影响。
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