KR102550763B1

KR102550763B1 - Method and system for controlling phase

Info

Publication number: KR102550763B1
Application number: KR1020230044350A
Authority: KR
Inventors: 정윤찬; 김한솔; 여민수
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2023-07-04

Abstract

본 발명은 레이저 빔 결합 시스템에서 높은 빔 결합 세기를 얻기 위해 채널 별로 위상을 제어하는 방법 및 시스템을 개시한다. 상기 방법은 N개의 채널에 대응하는 N개의 위상 변조기를 갖는 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 방법으로서, 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 무작위로 J개의 위상조정 세트를 추출하는 단계로서, 각 위상조정 세트는 상기 N개의 위상 변조기에 각각 적용할 N개의 위상조정값을 갖는 단계, 상기 J개의 위상조정 세트 각각의 상기 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 J개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택하는 단계, 상기 K개의 위상조정 세트에 대하여, 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계, 상기 제2 평균 세트와 상기 제2 표준편차 세트를 기초로 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 상기 L개의 위상조정 세트 각각의 상기 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 K개의 위상조정 세트와 상기 L개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 단계, 및 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달할 때까지, 상기 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계, 상기 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 및 상기 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a method and system for controlling a phase for each channel to obtain a high beam coupling intensity in a laser beam combining system. The method is a phase control method of a laser beam combining system having N phase modulators corresponding to N channels, wherein J phase adjustment sets are randomly selected from a first normal distribution set having a first average set and a first standard deviation set. A step of extracting, wherein each phase adjustment set has N phase adjustment values to be applied to the N phase modulators, respectively, and the N phase adjustment values of each of the J phase adjustment sets are applied to the N phase modulators. Calculating beam intensities when applied, and selecting K phase adjustment sets having the largest beam intensities among the J phase adjustment sets; For the K phase adjustment sets, a second average set and a second standard Calculating a deviation set; Extracting L phase adjustment sets based on the second average set and the second standard deviation set; The N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets Calculating beam intensities applied to the phase modulator, respectively, and reselecting K phase adjustment sets having the largest beam intensities among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets, and the second average set Calculating the second average set and the second standard deviation set until the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of to the N phase modulators reaches a preset target beam intensity (Imax) , repeating the steps of extracting the L phase adjustment sets and reselecting the K phase adjustment sets.

Description

Phase control method and system {Method and system for controlling phase}

본 발명은 위상 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 레이저 빔 결합 시스템에서 높은 빔 결합 세기를 얻기 위해 채널 별로 위상을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a phase control method and system, and more particularly, to a method and system for controlling a phase for each channel to obtain a high beam coupling intensity in a laser beam combining system.

레이저 빔 결합 시스템은 여러 개의 독립적인 레이저 빔을 결합하여 하나의 더 강력한 레이저 빔을 만들어내는 시스템으로 다양한 산업 분야에서 사용되며, 특히 항공 및 우주 분야에서는 광학 레이더 등의 고출력 레이저 시스템에서 더욱 강력한 레이저 빔을 만들어내기 위해 레이저 빔 결합 시스템이 사용된다. 레이저 빔 결합 시스템은 일반적으로 두 가지 방법으로 구현되는데, 첫 번째 방법은 레이저 빔을 빔 합성기를 이용하여 하나로 결합하는 것으로, 이는 빔 합성기에서 여러 개의 레이저 빔을 반사시켜 하나로 합성하는 방식으로 동작한다. 이 경우, 각 레이저 빔은 반사 각도와 위상을 조절하여 하나로 합성된다. 두 번째 방법은 레이저 빔을 광섬유 커플러(Coupler)를 이용하여 결합하는 것으로, 여러 개의 레이저 빔을 광섬유를 이용하여 하나의 광섬유로 결합하는 방식으로 동작한다. The laser beam combining system is a system that combines multiple independent laser beams to create one more powerful laser beam, and is used in various industries. A laser beam combining system is used to create A laser beam combining system is generally implemented in two ways. The first method is to combine laser beams into one using a beam combiner, which operates by combining multiple laser beams into one by reflecting multiple laser beams in the beam combiner. In this case, each laser beam is combined into one by adjusting the reflection angle and phase. The second method is to combine laser beams using an optical fiber coupler, and operates by combining multiple laser beams into one optical fiber using optical fibers.

레이저 빔 결합 시스템에서 레이저 빔을 결합하기 위해 위상을 조절할 경우, 일반적으로 CMA-ES 알고리즘이 많이 이용되는데 CMA-ES(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy)는 수치 최적화 알고리즘 중 하나로, 연속형 변수를 최적화하는데 사용된다. CMA-ES는 목적 함수의 값을 최소화하는 변수 집합을 찾는 데 사용되며 유전 알고리즘과 유사한 접근 방식으로, 현재 시도한 변수 조합에 대한 정보를 사용하여 다음 시도할 변수 조합을 결정하여 확률론적으로 동작한다. When adjusting the phase to combine laser beams in a laser beam combining system, the CMA-ES algorithm is generally used. CMA-ES (Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy) is one of the numerical optimization algorithms and is used to optimize continuous variables. do. CMA-ES is used to find a set of variables that minimizes the value of the objective function. As an approach similar to a genetic algorithm, it operates probabilistically by determining the next combination of variables to be tried using information about the currently tried variable combinations.

위상제어 알고리즘으로 CMA-ES 방식의 경우 집단의 크기나 처음에 주어지는 표본의 분포에 따라 동작 시간이 길어지거나, 최댓값을 찾아가지 못하는 등의 문제들이 발생할 수 있다. 특히나 최적화하려는 변수가 변하는 상황에서 생기는 문제들로 인해 실시간 최적화에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 총 모집단의 크기와 선택된 집단의 크기에 따라 알고리즘의 동작 성능 및 정확도가 정해지게 되며, 집단의 크기가 클수록 정확한 값을 얻을 수 있지만, 동작 시간이 길어지게 되어 채널 수가 늘어나거나 잡음 등에 의해 위상이 변화하는 등 실시간 제어가 필요한 상황에서 집단의 선택은 매우 중요한 문제이다.In the case of the CMA-ES method as a phase control algorithm, problems such as long operation time or failure to find the maximum value may occur depending on the size of the group or the distribution of the sample given at the beginning. In particular, there are problems that are difficult to apply to real-time optimization due to problems that occur in situations where variables to be optimized change. In addition, the operation performance and accuracy of the algorithm are determined according to the size of the total population and the size of the selected group, and the larger the size of the group, the more accurate values can be obtained. Group selection is a very important issue in situations where real-time control is required, such as changing

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 빔 결합 세기를 얻기 위해 채널 별 위상을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a method for controlling a phase for each channel to obtain a high beam coupling strength.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 빔 결합 세기를 얻기 위해 채널 별 위상을 제어하는 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a system for controlling a phase for each channel to obtain a high beam coupling strength.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술적 문제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, N개의 채널에 대응하는 N개의 위상 변조기를 갖는 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 방법은, 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 무작위로 J개의 위상조정 세트를 추출하는 단계로서, 각 위상조정 세트는 상기 N개의 위상 변조기에 각각 적용할 N개의 위상조정값을 갖는 단계, 상기 J개의 위상조정 세트 각각의 상기 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 J개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택하는 단계, 상기 K개의 위상조정 세트에 대하여, 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계, 상기 제2 평균 세트와 상기 제2 표준편차 세트를 기초로 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 상기 L개의 위상조정 세트 각각의 상기 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 K개의 위상조정 세트와 상기 L개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 단계, 및 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달할 때까지, 상기 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계, 상기 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 및 상기 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.The present invention is a technical means for solving the above conventional technical problem, and a phase control method of a laser beam combining system having N phase modulators corresponding to N channels includes a first average set and a first standard deviation set. Randomly extracting J phase adjustment sets from a first normal distribution set having , wherein each phase adjustment set has N phase adjustment values to be applied to the N phase modulators, respectively, the J phase adjustment sets Calculating beam intensities when each of the N phase adjustment values are applied to the N phase modulators, and selecting K phase adjustment sets having large beam intensities among the J phase adjustment sets, the K For the phase adjustment sets, calculating a second average set and a second standard deviation set; extracting L phase adjustment sets based on the second average set and the second standard deviation set; Beam intensities when the N phase adjustment values of each phase adjustment set are applied to the N phase modulators are calculated, and among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets, K beam intensities having the largest beam intensities are calculated. Reselecting a phase adjustment set, and until the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators reaches a preset target beam intensity (Imax), and repeating the calculating of the second average set and the second standard deviation set, the extracting of the L phase adjustment sets, and the reselecting of the K phase adjustment sets.

일 예에 따르면, 상기 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계는, 상기 제2 평균 세트와 상기 제2 표준편차 세트를 갖는 제2 정규분포 세트에서 무작위로 상기 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.According to an example, the extracting of the L phase adjustment sets may include randomly extracting the L phase adjustment sets from a second normal distribution set having the second mean set and the second standard deviation set. that can be characterized.

다른 예에 따르면, 상기 L개의 위상조정 세트는 1개의 위상조정 세트인 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the L phase control sets may be one phase control set.

또 다른 예에 따르면, 상기 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계 후에, 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작을 경우, 상기 J개의 위상조정 세트를 상기 제1 정규분포 세트에서 무작위로 다시 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another example, after the step of calculating the second average set and the second standard deviation set, beam intensities when N average phase adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators are determined in advance. If the beam intensity is less than the set lower limit beam intensity, the method may further include randomly re-extracting the J phase adjustment sets from the first normal distribution set.

또 다른 예에 따르면, 상기 하한 빔 세기는 상기 목표 빔 세기의 95%에 해당하는 값인 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the lower limit beam intensity may be a value corresponding to 95% of the target beam intensity.

또 다른 예에 따르면, 상기 레이저 빔 결합 시스템은, 레이저 광을 출력하는 레이저 광원, 상기 레이저 광을 N개의 분배 레이저 광으로 분배하는 제1 광커플러 어레이, 상기 N개의 분배 레이저 광을 각각 증폭하는 N개의 광증폭기, 상기 N개의 위상조정값에 따라 상기 N개의 분배 레이저 광 각각의 위상을 조정하는 상기 N개의 위상 변조기, 증폭되고 위상 조정된 N개의 분배 레이저 광을 하나의 결합 레이저 광으로 결합하는 제2 광커플러 어레이, 상기 결합 레이저 광을 수신하는 포토다이오드 및 상기 포토다이오드를 이용하여 상기 결합 레이저 광의 빔 세기를 센싱하고, 상기 N개의 위상조정값을 출력하는 위상 조절 보드를 포함할 수 있다.According to another example, the laser beam combining system includes a laser light source for outputting laser light, a first optocoupler array for distributing the laser light into N split laser lights, and N amplifying the N split laser lights, respectively. N number of optical amplifiers, the N number of phase modulators for adjusting the phases of each of the N number of split laser lights according to the N number of phase adjustment values, and a first unit for combining the amplified and phase-adjusted N number of split laser lights into one combined laser light 2 optocoupler arrays, a photodiode for receiving the combined laser light, and a phase control board for sensing the beam intensity of the combined laser light using the photodiode and outputting the N phase adjustment values.

또 다른 예에 따르면, 상기 N개의 위상조정값은, 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 상기 미리 설정된 목표 빔 세기에 도달했을 때의 상기 N개의 평균조정 값인 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the N phase adjustment values are the beam intensity when the N average adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators reach the preset target beam intensity. It may be characterized in that the N average adjustment values.

또 다른 예에 따르면, 상기 위상 조절 보드에서, 상기 J개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 상기 J개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택하는 단계, 상기 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계, 상기 L개의 위상조정 세트를 추출하는 단계, 및 상기 K개의 위상조정 세트와 상기 L개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the step of extracting the J phase adjustment sets from the phase adjustment board, selecting K phase adjustment sets having the largest beam intensities among the J phase adjustment sets, and the second average set. and calculating a second standard deviation set, extracting the L phase adjustment sets, and reselecting K phase adjustment sets having large beam intensities from among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets. It may be characterized by performing the steps to.

상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치를 이용하여 전술한 위상 제어 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된다.As a technical means for achieving the above-described technical problems, a computer program according to an aspect of the present invention is stored in a medium to execute the above-described phase control method using a computing device.

상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 N개의 채널에 대응하는 N개의 위상 변조기를 갖는 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 시스템에 있어서, 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 무작위로 J개의 위상조정 세트를 추출하는 제1 위상조정 세트 추출부, 상기 J개의 위상조정 세트 각각의 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 J개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택하는 제1 후보 위상조정 세트 추출부, 상기 K개의 위상조정 세트에 대하여, 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 통계 산출부, 상기 제2 평균 세트와 상기 제2 표준편차 세트를 갖는 제2 정규분포 세트에서 무작위로 L개의 위상조정 세트를 추출하는 제2 위상조정 세트 추출부, 상기 L개의 위상조정 세트 각각의 상기 N개의 위상조정값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출하고, 상기 K개의 위상조정 세트와 상기 L개의 위상조정 세트 중에서 상기 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 재선택하는 제2 후보 위상조정 세트 추출부, 및 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했는지 판단하는 위상조정 제어부를 포함한다.As a technical means for achieving the above technical problems, in the phase control system of a laser beam combining system having N phase modulators corresponding to N channels according to an aspect of the present invention, a first average set and a first standard A first phase adjustment set extractor for randomly extracting J phase adjustment sets from a first normal distribution set having deviation sets, and applying N phase adjustment values of each of the J phase adjustment sets to the N phase modulators. A first candidate phase control set extractor for calculating beam intensities at each time and selecting K phase control sets having high beam intensities from among the J phase control sets; A statistic calculation unit for calculating a set and a second standard deviation set, and a second phase adjustment set extraction for randomly extracting L phase adjustment sets from a second normal distribution set having the second mean set and the second standard deviation set. unit, calculating beam intensities when the N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets are applied to the N phase modulators, and among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets, the beam intensity A second candidate phase adjustment set extractor for reselecting K phase adjustment sets having large intensities, and beam intensities when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators are set in advance. It includes a phase adjustment control unit for determining whether the target beam intensity (Imax) has been reached.

일 예에 따르면, 상기 위상 제어 시스템은 위상 변조부를 더 포함하고, 상기 위상 변조부는, 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달한 경우, 상기 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an example, the phase control system further includes a phase modulator, wherein the phase modulator has preset beam intensities when applying N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators. When the target beam intensity Imax is reached, the N average phase adjustment values may be applied to the N phase modulators.

다른 예에 따르면, 상기 위상조정 제어부에서, 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달하지 않았다고 판단한 경우, 상기 통계 산출부, 상기 제2 위상조정 세트 추출부, 및 상기 제2 후보 위상조정 세트 추출부의 수행을 반복하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the phase adjustment control unit determines that the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators does not reach a preset target beam intensity (Imax) In this case, the statistics calculation unit, the second phase adjustment set extraction unit, and the second candidate phase adjustment set extraction unit may be repeated.

또 다른 예에 따르면, 상기 위상 제어 시스템은 하한 빔 세기 조절부를 더 포함하고, 상기 하한 빔 세기 조절부는, 상기 통계 산출부에서 상기 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출한 후, 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작은지 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, the phase control system further includes a lower limit beam intensity adjusting unit, and the lower limit beam intensity adjusting unit calculates the second average set and the second standard deviation set in the statistical calculation unit, and then the second average set and the second standard deviation set. It may be characterized in that it is determined whether beam intensity when N average phase adjustment values of 2 average sets are applied to the N phase modulators is smaller than a preset lower limit beam intensity.

또 다른 예에 따르면, 상기 제1 위상조정 세트 추출부는, 상기 하한 빔 세기 조절부에서 상기 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 상기 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작다고 판단한 경우, 상기 J개의 위상조정 세트를 상기 제1 정규분포 세트에서 무작위로 다시 추출하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another example, in the first phase adjustment set extractor, the beam intensity when the lower limit beam intensity adjuster applies the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is set in advance. When it is determined that the beam intensity is less than the lower limit beam intensity, the J phase adjustment sets may be randomly re-extracted from the first normal distribution set.

본 발명에 따르면, 레이저 빔 결합 시스템에서 채널별 위상을 실시간으로 빠르고 정확하게 제어할 수 있고, 외부 잡음에 의한 영향에도 안정적으로 고출력 결 맞음 빔을 얻을 수 있다.According to the present invention, the phase of each channel can be quickly and accurately controlled in real time in a laser beam combining system, and a high-output coherent beam can be stably obtained even under the influence of external noise.

도 1은 본 발명에 따른 위상 제어 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 위상 제어 시스템의 채널 별 위상조정 값을 추출하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 빔 결합 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 방법을 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정규분포 세트를 도시한다.
도 7a는 본 발명인 위상 제어 시스템의 일 실시예에 따른 결과를 도시한다.
도 7b는 본 발명인 위상 제어 시스템의 다른 실시예에 따른 결과를 도시한다.1 schematically shows a block diagram of a phase control system according to the present invention.
2 schematically illustrates a process of extracting phase adjustment values for each channel of the phase control system according to the present invention.
3 is a schematic block diagram of a computing device for executing a method for controlling a phase of a laser beam combining system according to an embodiment of the present invention.
4 schematically illustrates a laser beam combining system according to the present invention.
Figure 5 shows a flow chart for explaining the phase control method of the laser beam combining system according to the present invention.
6 shows a normal distribution set according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a shows the result according to one embodiment of the phase control system of the present invention.
Figure 7b shows the result according to another embodiment of the phase control system of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다. 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다. 즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다. Before describing the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way Concepts of various terms can be appropriately defined and used. Furthermore, it should be noted that these terms or words should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention. It should be noted that these terms are terms defined in consideration of various possibilities of the present invention.

본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다. In this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Similarly, it should be noted that even if expressed in plural, it may include a singular meaning.

본 명세서에서 어떤 요소가 다른 요소와 "연결"되어 있다고 기술될 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 요소가 다른 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 요소 외에 또 다른 요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when an element is described as being “connected” to another element, this includes not only the case of being “directly connected” but also the case of being “indirectly connected” with another element intervening therebetween. When an element "includes" another element, this means that it may further include another element without excluding another element in addition to the other element unless otherwise stated.

그리고, 본 발명의 명세서, 특허청구범위 및 도면에 기재된 용어 "제1", "제2" 등은 유사한 대상을 구별하기 위한 것으로 특정된 순서 또는 선후 순서를 표시하기 위한 것이 아니다. In addition, the terms "first" and "second" described in the specification, claims, and drawings of the present invention are for distinguishing similar objects, and are not intended to indicate a specific order or precedence order.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "??기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다. 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다. Moreover, in the specification of the present invention, terms such as "...unit", "unit", "module", "apparatus", etc., if used, mean a unit capable of handling one or more functions or operations. It should be noted that this may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of known technologies including configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, the prior art, may be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 위상 제어 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다.1 schematically shows a block diagram of a phase control system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 위상 제어 시스템(10)은 위상조정 세트 추출부(100), 후보 위상조정 세트 추출부(200), 위상조정 제어부(400), 및 통계 산출부(300)를 포함한다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 위상 제어 시스템(10)은 하한 빔 세기 조절부 및 위상 변조부를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the phase control system 10 includes a phase adjustment set extraction unit 100 , a candidate phase adjustment set extraction unit 200 , a phase adjustment control unit 400 , and a statistics calculation unit 300 . Although not shown in FIG. 1 , the phase control system 10 may further include a lower limit beam intensity adjuster and a phase modulator.

위상조정 세트 추출부(100)는 위상조정 세트(PCS)를 랜덤하게 추출할 수 있다. 일 실시예에 따라, 위상조정 세트 추출부(100)는 J개의 위상조정 세트(PCS)를 랜덤하게 추출할 수 있다. 위상조정 세트 추출부(100)는 L개의 위상조정 세트(PCS)를 더 추출할 수 있다. 위상조정 세트(PCS)는 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 레이저 광을 수개의 분배 레이저 광으로 나누고, 각각의 분배 레이저 광의 위상을 조정하는 수개의 위상조정값을 가지는 위상 행렬일 수 있다. 레이저 시스템에서 위상 행렬은 레이저 광선이 렌즈, 거울, 광섬유 등을 통과할 때 일어나는 각도 변화와 관련된 위상 변화를 복소수 형태로 나타낸 행렬로, 위상조정값을 포함할 수 있다. 레이저 시스템에서 위상 행렬을 이용해 레이저 광선의 진행 경로를 모델링하고 이를 제어함으로써, 레이저 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 위상조정값은 레이저 빔의 서로 다른 상대적 위상 차이를 보정하기 위해 사용되는 값으로, 각 레이저 빔에 적용되는 위상 변화량을 조절하여 레이저 빔의 위상을 조정하는 값일 수 있다. 위상조정 세트 추출부(100)는 추출된 위상조정 세트(PCS)를 후보 위상조정 세트 추출부(200)로 전달할 수 있다.The phase control set extractor 100 may randomly extract a phase control set (PCS). According to an embodiment, the phase control set extractor 100 may randomly extract J phase control sets (PCS). The phase control set extractor 100 may further extract L phase control sets (PCS). The phase control set (PCS) may be a phase matrix having several phase control values that divides the laser light into several distributed laser lights in the laser beam combining system 20 and adjusts the phase of each distributed laser light. In a laser system, a phase matrix is a matrix representing a phase change related to an angle change occurring when a laser beam passes through a lens, a mirror, an optical fiber, etc. in the form of complex numbers, and may include a phase adjustment value. The performance of the laser system can be improved by modeling and controlling the traveling path of a laser beam using a phase matrix in a laser system. The phase adjustment value is a value used to compensate for different relative phase differences of the laser beams, and may be a value for adjusting the phase of the laser beam by adjusting the amount of phase change applied to each laser beam. The phase control set extractor 100 may transfer the extracted phase control set (PCS) to the candidate phase control set extractor 200 .

후보 위상조정 세트 추출부(200)는 위상조정 세트(PCS)에 포함된 위상조정값을 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 위상조정 세트(PCS)마다 산출할 수 있다. 후보 위상조정 세트 추출부(200)는 위상조정 세트 중에서 빔 세기가 큰 상위 K개의 위상조정 세트(CPCS)를 선택할 수 있다. 이때, K는 J보다 작은 값을 갖는 자연수이다. 후보 위상조정 세트 추출부(200)는 선택한 K개의 위상조정 세트(CPCS)를 통계 산출부(300)로 전달할 수 있다.The candidate phase adjustment set extractor 200 may calculate beam intensity for each phase adjustment set (PCS) when the phase adjustment value included in the phase adjustment set (PCS) is applied to the phase modulator. The candidate phase control set extraction unit 200 may select top K phase control sets (CPCS) having high beam intensities from among the phase control sets. At this time, K is a natural number having a value smaller than J. The candidate phase control set extractor 200 may transfer the selected K phase control sets (CPCS) to the statistics calculator 300 .

통계 산출부(300)는 K개의 위상조정 세트(CPCS)를 기초로 평균 세트 및 표준편차 세트를 산출하고, 평균 세트 및 표준편차 세트를 이용하여 정규분포 세트(NS2)를 추출할 수 있다. 평균 세트는 K개의 위상조정 세트(CPCS)에 포함된 위상 변조기 각각의 위상조정값의 평균들을 포함하는 세트이고, 표준편차 세트는 K개의 위상조정 세트(CPCS)에 포함된 위상 변조기 각각의 위상조정값의 표준편차들을 포함하는 세트일 수 있다.The statistics calculation unit 300 may calculate an average set and a standard deviation set based on the K phase adjustment sets (CPCS), and may extract a normal distribution set (NS2) using the average set and standard deviation set. The average set is a set including averages of phase adjustment values of each of the phase modulators included in the K phase control sets (CPCS), and the standard deviation set is the phase adjustment of each phase modulator included in the K phase control sets (CPCS). It can be a set containing standard deviations of values.

위상조정 제어부(400)는 K개의 위상조정 세트(CPCS)에 포함된 위상조정값들의 평균 위상조정값들을 위상 변조기들에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했는지 판단할 수 있다. 목표 빔 세기(Imax)는 레이저 결합 빔의 세기가 가질 수 있는 최대 빔 세기로서 미리 설정될 수 있다. 위상조정 제어부(400)에서 위상조정값의 평균 위상조정 값을 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달하지 않았다고 판단한 경우, 위상조정 세트 추출부(100)로 통계 산출부(300)로부터 산출된 정규분포 세트(NS2)에서 L개의 위상조정 세트(PCS)를 무작위로 추출하라는 제2 명령 신호(CMD2)를 보낼 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 위상조정 제어부(400)에서 위상조정값의 평균 위상조정 값을 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했다고 판단한 경우, 위상 변조부를 통해 평균 위상조정 값을 최종 평균 위상조정값으로 추출할 수 있다.The phase adjustment control unit 400 determines whether the beam intensity when applying the average phase adjustment values of the phase adjustment values included in the K phase adjustment sets (CPCS) to the phase modulators has reached a preset target beam intensity (Imax). can do. The target beam intensity Imax may be previously set as a maximum beam intensity that the intensity of the laser combination beam may have. When the phase adjustment controller 400 determines that the beam intensity when applying the average phase adjustment value of the phase adjustment values to the phase modulator does not reach the preset target beam intensity Imax, the phase adjustment set extractor 100 A second command signal CMD2 to randomly extract L PCSs from the normal distribution set NS2 calculated by the statistics calculation unit 300 may be sent. Although not shown in FIG. 1, when the phase adjustment control unit 400 determines that the beam intensity when applying the average phase adjustment value of the phase adjustment values to the phase modulator has reached a preset target beam intensity (Imax), the phase modulator Through this, the average phase adjustment value can be extracted as the final average phase adjustment value.

도 2는 본 발명에 따른 위상 제어 시스템의 채널 별 위상조정 값을 추출하는 과정을 개략적으로 도시한다.2 schematically illustrates a process of extracting phase adjustment values for each channel of the phase control system according to the present invention.

도 2를 참조하면, 위상 제어 시스템(10)은 제1 위상조정 세트 추출부(110), 제2 위상조정 세트 추출부(120), 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210), 제2 후보 위상조정 세트 추출부(220), 통계 산출부(300), 위상조정 제어부(400), 하한 빔 세기 조절부(500), 및 위상 변조부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the phase control system 10 includes a first phase adjustment set extraction unit 110, a second phase adjustment set extraction unit 120, a first candidate phase adjustment set extraction unit 210, and a second candidate phase adjustment set extraction unit 210. It includes a phase adjustment set extraction unit 220, a statistics calculation unit 300, a phase adjustment control unit 400, a lower limit beam intensity control unit 500, and a phase modulator 600.

제1 위상조정 세트 추출부(110)는 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 무작위로 J개의 위상조정 세트(PCS1)를 추출할 수 있다. J개의 위상조정 세트(PCS1)는 각각 N개의 위상 변조기에 적용할 N개의 위상조정값을 포함할 수 있다. 제1 위상조정 세트 추출부(110)는 추출한 J개의 위상조정 세트(PCS1)를 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)로 전달할 수 있다. J은 2 이상의 자연수일 수 있다. N은 위상 변조기의 채널 수로서, 2 이상의 자연수일 수 있다.The first phase adjustment set extractor 110 may randomly extract J phase adjustment sets PCS1 from a first normal distribution set having a first mean set and a first standard deviation set. Each of the J phase adjustment sets PCS1 may include N phase adjustment values to be applied to N phase modulators. The first phase adjustment set extraction unit 110 may transfer the extracted J phase adjustment sets PCS1 to the first candidate phase adjustment set extraction unit 210 . J may be a natural number of 2 or greater. N is the number of channels of the phase modulator and may be a natural number greater than or equal to 2.

제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 J개의 위상조정 세트(PCS1) 각각의 N개의 위상조정값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 산출할 수 있다. 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 J개의 위상조정 세트(PCS1) 중에서 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트(CPCS)를 선택할 수 있다. K는 J보다 작은 자연수일 수 있다. The first candidate phase adjustment set extractor 210 may calculate beam intensities when N phase adjustment values of each of the J phase adjustment sets PCS1 are applied to the N phase modulators. The first candidate phase control set extraction unit 210 may select K phase control sets (CPCS) having high beam intensities from among the J phase control sets (PCS1). K may be a natural number smaller than J.

예컨대, N이 2인 경우, 빔 세기 값(I)은 I = (A₁+iA₂)(A₁+iA₂) = 2A₀ ²+2A₀ ²cos(φ₁- φ₂+

/2) 에 따라 산출될 수 있다. 여기서 A₁, A₂는 임의의 채널의 빔으로, A₁ = A₀e^i(wt-kz+φ1), A₂ = A₀e^i(wt-kz+φ2) 에 따라 산출될 수 있다. 여기서, φ₁, φ₂ 는 각각 레이저 빔 A₁, A₂의 위상 값, A₀는 진폭, w는 각 주기, t는 시간, k는 파동수, z는 빔의 파동 진행 방향으로, A₁, A₂는 레이저 빔이 z축 방향으로 진행하면서 진폭이 시간에 따라 변하는 파동을 수식으로 표현한 것으로 파동의 형태를 결정하는 위상 차이를 조절하여 파동의 시작점을 변경할 수 있다. 따라서, 빔 세기 값(I)은 채널 간의 위상 차에 따라 정해지며, 상기 수식에서 φ₁- φ₂= -

/2 인 경우에 최대 빔 세기 값을 가질 수 있다. For example, when N is 2, the beam intensity value (I) is I = (A ₁ +iA ₂ )(A ₁ +iA ₂ ) = 2A ₀ ² +2A ₀ ² cos(φ ₁ - φ ₂ +

/2) can be calculated according to Here, A ₁ and A ₂ are beams of an arbitrary channel, and can be calculated according to A ₁ = A ₀ e ^{i(wt-kz+φ1) and} A ₂ = A ₀ e ^i(wt-kz+φ2 ). Here, φ ₁ and φ ₂ are the phase values of the laser beams A ₁ and A ₂ respectively, A ₀ is the amplitude, w is each period, t is time, k is the wave number, z is the wave propagation direction of the beam, and A ₁ , A ₂ is an equation representing a wave whose amplitude changes with time as the laser beam travels in the z-axis direction, and the starting point of the wave can be changed by adjusting the phase difference that determines the shape of the wave. Therefore, the beam intensity value (I) is determined according to the phase difference between the channels, and in the above formula, φ ₁ - φ ₂ = -

/2 may have the maximum beam intensity value.

제2 위상조정 세트 추출부(120)는 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 갖는 제2 정규분포 세트(NS2)에서 무작위로 L개의 위상조정 세트(PCS2)를 추출할 수 있다. L개의 위상조정 세트(PCS2) 각각은 N개의 위상 변조기에 각각 적용할 N개의 위상조정값을 가질 수 있다. 예를 들어, L은 1 이상의 자연수일 수 있으며, 예컨대 L은 1일 수 있다. 제2 위상조정 세트 추출부(120)는 추출된 L개의 위상조정 세트(PCS2)를 제2 후보 위상조정 세트 추출부(220)로 전달할 수 있다.The second phase adjustment set extractor 120 may randomly extract L phase adjustment sets PCS2 from the second normal distribution set NS2 having the second mean set and the second standard deviation set. Each of the L phase adjustment sets PCS2 may have N phase adjustment values to be applied to each of the N phase modulators. For example, L may be a natural number greater than or equal to 1, for example, L may be 1. The second phase adjustment set extractor 120 may transfer the extracted L phase adjustment sets PCS2 to the second candidate phase adjustment set extractor 220 .

제2 후보 위상조정 세트 추출부(220)는 L개의 위상조정 세트(PCS2) 각각의 N개의 위상조정값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출할 수 있다. 제2 후보 위상조정 세트 추출부(220)는 K개의 위상조정 세트(CPCS)와 L개의 위상조정 세트(PCS2) 중에서 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트(CPCS')를 재선택할 수 있다. 빔 세기 값(I)은 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)에서 빔 세기를 추출하는 수식과 동일한 수식을 이용하여 산출될 수 있다.The second candidate phase adjustment set extractor 220 may calculate beam intensities when N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets PCS2 are applied to the N phase modulators. The second candidate phase control set extractor 220 may reselect K phase control sets (CPCS') having high beam intensities from among the K phase control sets (CPCS) and the L phase control sets (PCS2). The beam intensity value (I) may be calculated using the same equation as the equation for extracting the beam intensity in the first candidate phase adjustment set extractor 210 .

통계 산출부(300)는 K개의 위상조정 세트(CPCS)에 대하여 제2 평균 세트 및 제2 표준편차 세트를 산출할 수 있다. 통계 산출부(300)는 제2 평균 세트 및 제2 표준편차 세트를 기초로 제2 정규분포 세트(NS2)를 산출할 수 있다. 통계 산출부(300)의 제2 평균 세트, 제2 표준편차 세트, 및 제2 정규분포 세트(NS2) 산출은 프로세서(도 3의 1200)의 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 통해 수행될 수 있다. 통계 산출부(300)는 제2 평균 세트, 제2 표준편차 세트 및 제2 정규분포 세트(NS2)를 하한 빔 세기 조절부(500)로 전달할 수 있다.The statistics calculation unit 300 may calculate a second average set and a second standard deviation set for the K phase adjustment sets (CPCS). The statistics calculation unit 300 may calculate the second normal distribution set NS2 based on the second mean set and the second standard deviation set. Calculation of the second average set, the second standard deviation set, and the second normal distribution set (NS2) of the statistics calculator 300 may be performed through basic arithmetic, logic, and input/output operations of the processor (1200 in FIG. 3). . The statistics calculation unit 300 may transmit the second mean set, the second standard deviation set, and the second normal distribution set NS2 to the lower limit beam intensity adjuster 500 .

하한 빔 세기 조절부(500)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기(I(Φmean))가 미리 설정된 하한 빔 세기(Imin)보다 작은지 판단할 수 있다. 하한 빔 세기 조절부(500)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기(I(Φmean))가 미리 설정된 하한 빔 세기(Imin)보다 작다고 판단한 경우, 제1 위상조정 세트 추출부(110)로 제1 정규분포 세트에서 J개의 위상조정 세트(PCS1)를 무작위로 다시 추출하라는 제1 명령 신호(CMD1)를 보낼 수 있다. The lower limit beam intensity control unit 500 determines whether the beam intensity (I(Φmean)) when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is smaller than the preset lower limit beam intensity (Imin). can judge The lower limit beam intensity control unit 500 determines that the beam intensity (I(Φmean)) when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is smaller than the preset lower limit beam intensity (Imin) In this case, a first command signal CMD1 may be sent to the first phase control set extraction unit 110 to randomly re-extract J phase control sets PCS1 from the first normal distribution set.

하한 빔 세기 조절부(500)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기(I(Φmean))가 미리 설정된 하한 빔 세기(Imin) 이상이라고 판단한 경우, 상기 빔 세기(I(Φmean)) 및 제2 정규분포 세트(NS2)를 위상조정 제어부(400)로 전달할 수 있다. 일 예에 따르면, 하한 빔 세기(Imin)는 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)의 95%에 해당하는 값일 수 있다.The lower limit beam intensity control unit 500 determines that the beam intensity (I(Φmean)) when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is equal to or greater than the preset lower limit beam intensity (Imin) In this case, the beam intensity I(Φmean) and the second normal distribution set NS2 may be transferred to the phase adjustment controller 400. According to an example, the lower limit beam intensity Imin may be a value corresponding to 95% of a preset target beam intensity Imax.

위상조정 제어부(400)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기(I(Φmean))가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달하지 않았다고 판단한 경우, 제2 위상조정 세트 추출부(120)로 제2 명령 신호(CMD2)를 보낼 수 있다. 제2 명령 신호(CMD2)는 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 갖는 제2 정규분포 세트(NS2)에서 무작위로 L개의 위상조정 세트(PCS2)를 추출하라는 명령 신호일 수 있다. 제2 명령 신호(CMD2)에 따라 제2 위상조정 세트 추출부(120), 제2 후보 위상조정 세트 추출부(220), 및 통계 산출부(300) 수행 과정이 반복될 수 있다. The phase adjustment controller 400 determines that the beam intensity (I(Φmean)) when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators has not reached a preset target beam intensity (Imax) In this case, the second command signal CMD2 may be sent to the second phase adjustment set extractor 120 . The second command signal CMD2 may be a command signal for randomly extracting L phase adjustment sets PCS2 from the second normal distribution set NS2 having the second mean set and the second standard deviation set. The process of performing the second phase adjustment set extractor 120, the second candidate phase adjustment set extractor 220, and the statistics calculation unit 300 may be repeated according to the second command signal CMD2.

위상조정 제어부(400)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기(I(Φmean))가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했다고 판단한 경우, N 개의 평균 위상조정 값을 최종 평균 위상조정 값(RESpcs)으로 산출할 수 있다. 위상조정 제어부(400)는 산출된 최종 평균 위상조정 값(RESpcs)을 위상 변조부(600)로 전달할 수 있다.When the phase adjustment control unit 400 determines that the beam intensity (I(Φmean)) when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators has reached a preset target beam intensity (Imax) , N average phase adjustment values can be calculated as final average phase adjustment values (RESpcs). The phase adjustment controller 400 may transfer the calculated final average phase adjustment value RESpcs to the phase modulator 600 .

위상 변조부(600)는 위상조정 제어부(400)로부터 전달받은 최종 평균 위상조정 값(RESpcs)을 N개의 위상 변조기 각각에 적용하여 채널 별 위상을 조정할 수 있다.The phase modulator 600 may adjust the phase for each channel by applying the final average phase adjustment value RESpcs received from the phase adjustment controller 400 to each of the N phase modulators.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 레이저 빔 결합 시스템(20)의 위상 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of a computing device for executing a phase control method of a laser beam combining system 20 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 컴퓨팅 장치(1000)는 메모리(1100), 및 프로세서(1200)를 포함한다. 컴퓨팅 장치(1000)는 레이저 빔 결합 시스템(20)을 제어하는 장치로서, 레이저 빔 결합 장치로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a computing device 1000 includes a memory 1100 and a processor 1200 . The computing device 1000 is a device for controlling the laser beam combining system 20 and may be referred to as a laser beam combining device.

메모리(1100)는 컴퓨팅 장치(1000)가 판독할 수 있는 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.The memory 1100 is a recording medium readable by the computing device 1000, and includes a permanent mass storage device such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and a disk drive. can do.

메모리(1100)는 본 발명의 일 실시예에 따라서 레이저 빔의 위상을 제어하기 위한 프로그램 코드, 상기 프로그램 코드를 실행하는 데에 필요한 데이터들 및 상기 프로그램 코드를 실행하는 과정에서 생성되는 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(1100)는 레이저 빔 시스템에서 채널별 위상조정값을 포함하는 위상조정 세트(PCS), 미리 설정된 하한 빔 세기(Imin), 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax), 후보 위상조정 세트 추출 개수(K), 위상조정 세트의 추출 개수(J 또는 L)에 관한 데이터를 저장할 수 있다.The memory 1100 may store a program code for controlling a phase of a laser beam, data required for executing the program code, and data generated in the process of executing the program code according to an embodiment of the present invention. there is. For example, the memory 1100 may include a phase adjustment set (PCS) including phase adjustment values for each channel in a laser beam system, a preset lower limit beam intensity (Imin), a preset target beam intensity (Imax), and a candidate phase adjustment set. Data on the number of extractions (K) and the number of extractions (J or L) of the phase adjustment set may be stored.

프로세서(1200)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1200)는 메모리(1100)에 저장된 데이터를 수신받고, 데이터를 메모리(1100)로 송신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(1200)는 평균 및 표준편차를 기초로 정규분포를 산출하고, 정규분포에서 랜덤한 값을 무작위로 추출할 수 있다. 프로세서(1200)는 평균 세트에 포함된 평균 위상조정값을 각각의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 메모리(1100)에 저장된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했는지 판단할 수 있다. 프로세서(1200)는 상기 빔 세기가 목표 빔 세기(Imax)에 도달하지 않은 경우, L개의 위상조정 세트(PCS2)를 추출하라는 제2 명령 신호(CMD2)를 생성하여 제2 위상조정 세트 추출부(120)로 전달할 수 있다. 프로세서(1200)는 평균 세트에 포함된 평균 위상조정값을 각각의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 메모리(1100)에 저장된 하한 빔 세기(Imin) 이상인지 판단할 수 있다. 프로세서(1200)는 상기 빔 세기가 하한 빔 세기(Imin)를 초과하지 않은 경우, J개의 위상조정 세트(PCS1)를 추출하라는 제1 명령 신호(CMD1)를 생성하여 제1 위상조정 세트 추출부(110)로 전달할 수 있다.The processor 1200 may be configured to process commands of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. The processor 1200 may receive data stored in the memory 1100 and transmit the data to the memory 1100 . According to an embodiment, the processor 1200 may calculate a normal distribution based on the mean and standard deviation, and randomly extract random values from the normal distribution. The processor 1200 may determine whether the beam intensity when the average phase adjustment value included in the average set is applied to each phase modulator reaches the target beam intensity Imax stored in the memory 1100 . When the beam intensity does not reach the target beam intensity Imax, the processor 1200 generates a second command signal CMD2 to extract L phase adjustment sets PCS2, and the second phase adjustment set extractor ( 120) can be transmitted. The processor 1200 may determine whether the beam intensity when the average phase adjustment value included in the average set is applied to each phase modulator is equal to or greater than the lower limit beam intensity Imin stored in the memory 1100 . When the beam intensity does not exceed the lower limit beam intensity Imin, the processor 1200 generates a first command signal CMD1 for extracting J phase control sets PCS1, and the first phase control set extractor ( 110) can be transmitted.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 빔 결합 시스템을 개략적으로 도시한다.4 schematically illustrates a laser beam combining system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 레이저 빔 결합 시스템(20)은 레이저 광원(21), 제1 광커플러 어레이(22), 광증폭기(23), 위상 변조기(24), 제2 광커플러 어레이(25), 포토다이오드(26), 및 위상 조절 보드(27)를 포함한다. 레이저 빔 결합 시스템(20)은 여러 개의 독립적인 레이저 빔을 결합하여 하나의 더 강력한 레이저 빔을 만들어내는 시스템이다. 일 실시 예에 따라, 레이저 빔 결합 시스템(20)은 N개의 채널에 대응하는 N개의 위상 변조기(24)를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4, the laser beam combining system 20 includes a laser light source 21, a first optocoupler array 22, an optical amplifier 23, a phase modulator 24, a second optocoupler array 25, A photodiode 26 and a phase control board 27 are included. The laser beam combining system 20 is a system that combines several independent laser beams to create one more powerful laser beam. According to an embodiment, the laser beam combining system 20 may have N phase modulators 24 corresponding to N channels.

레이저 광원(21)은 레이저 광을 출력하는 장치로, 레이저 발생기(laser oscillator)에서 생성된 레이저 빛을 출력하는 장치이다. The laser light source 21 is a device that outputs laser light, and is a device that outputs laser light generated by a laser oscillator.

제1 광커플러 어레이(22)는 레이저 광을 수개의 분배 레이저 광으로 분배하는 광학 장치일 수 있다. 예를 들어, 제1 광커플러 어레이(22)가 1xN 광커플러 어레이인 경우, 제1 광커플러 어레이(22)는 하나의 입력 포트와 N개의 출력 포트로 구성되어, 하나의 레이저 광을 N개의 분배 레이저 광으로 분배하는데 사용될 수 있다.The first optocoupler array 22 may be an optical device that distributes laser light into several distributed laser lights. For example, when the first optocoupler array 22 is a 1xN optocoupler array, the first optocoupler array 22 is composed of one input port and N output ports, and distributes one laser light to N ones. It can be used for dispensing with laser light.

광증폭기(23)는 입력된 광 신호를 증폭시켜 출력하는 광학 장치일 수 있다. 일 실시예에 따라, N개의 광증폭기(23)는 제1 광커플러 어레이(22)에서 분배된 N개의 분배 레이저 광을 각각 증폭하여 N개의 위상 변조기(24)로 전달할 수 있다. 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 다른 실시 예에 따라, N개의 광증폭기(23)는 N개의 위상 변조기(24)에 의해 위상 변조된 분배 레이저 광을 각각 증폭하여 제2 광커플러 어레이(25)로 전달할 수 있다.The optical amplifier 23 may be an optical device that amplifies and outputs an input optical signal. According to an embodiment, the N number of optical amplifiers 23 may amplify the N number of distribution laser lights distributed from the first optocoupler array 22 and transmit them to the N number of phase modulators 24 . Although not shown in FIG. 4, according to another embodiment, the N optical amplifiers 23 amplify the distributed laser light phase-modulated by the N phase modulators 24, respectively, and send them to the second optical coupler array 25. can be conveyed

위상 변조기(24)는 위상조정값에 따라 분배 레이저 광 각각의 위상을 변조하는 광학 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따라, N개의 위상 변조기(24)는 N개의 위상조정값에 따라 N개의 분배 레이저 광 각각의 위상을 조정할 수 있다. 위상 변조기(24)는 분배 레이저 광의 위상을 조절하여 광파의 진행 시간을 변경함으로써 위상을 변조할 수 있다. 분배 레이저 광에 적용되는 위상조정값은 본 발명에 따른 위상 제어 시스템(10)의 결과로 추출된 최종 평균 위상조정 값이다.The phase modulator 24 may be an optical device that modulates the phase of each distribution laser light according to a phase adjustment value. According to an embodiment, the N phase modulators 24 may adjust the phases of the N distribution laser lights according to the N phase adjustment values. The phase modulator 24 may modulate the phase by changing the propagation time of the light wave by adjusting the phase of the distributed laser light. The phase adjustment value applied to the distributed laser light is the final average phase adjustment value extracted as a result of the phase control system 10 according to the present invention.

제2 광커플러 어레이(25)는 증폭되고 위상 조정된 수개의 분배 레이저 광을 하나의 결합 레이저 광으로 결합하는 광학 장치일 수 있다. 예를 들어, 제2 광커플러 어레이(25)가 Nx1 광커플러 어레이인 경우, 제2 광커플러 어레이(25)는 N개의 입력 포트와 1개의 출력 포트로 구성되어, 위상 조정된 N개의 분배 레이저 광을 하나의 결합 레이저 광으로 결합하는데 사용될 수 있다.The second optocoupler array 25 may be an optical device that combines several amplified and phase-adjusted distributed laser lights into one combined laser light. For example, when the second optocoupler array 25 is an N×1 optocoupler array, the second optocoupler array 25 is composed of N input ports and one output port, and N distributed laser lights that are phase-adjusted. can be used to combine them into one combined laser light.

포토다이오드(26)는 빛을 감지하고 전기 신호로 변환하는 반도체 소자로, 제2 광커플러 어레이(25)로부터 결합된 하나의 결합 레이저 광을 수신할 수 있다.The photodiode 26 is a semiconductor device that senses light and converts it into an electrical signal, and can receive one combined laser light coupled from the second optocoupler array 25 .

위상 조절 보드(27)는 포토다이오드(26)를 이용하여 결합 레이저 광의 빔 세기를 센싱하고, 위상조정값을 출력하는 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 위상 조절 보드(27)는 N개의 위상 변조기(24) 각각에 적용되는 N개의 위상조정값을 출력할 수 있다. N개의 위상조정값은 평균 세트의 N개의 평균조정 값을 N개의 위상 변조기(24)에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기(Imax)에 도달했을 때의 N개의 평균 위상조정값일 수 있다. 위상 조절 보드(27)는 도 2에 도시된 바와 같이 위상 제어 시스템(10)의 채널 별 위상조정값 추출 과정을 수행할 수 있다.The phase control board 27 may be a device that senses the beam intensity of the coupled laser light using the photodiode 26 and outputs a phase adjustment value. According to an embodiment, the phase control board 27 may output N phase adjustment values applied to each of the N phase modulators 24 . The N phase adjustment values may be N average phase adjustment values when the beam intensity when applying the N average adjustment values of the average set to the N phase modulators 24 reaches the preset target beam intensity Imax. there is. As shown in FIG. 2 , the phase control board 27 may perform a phase control value extraction process for each channel of the phase control system 10 .

도 5는 본 발명에 따른 레이저 빔 결합 시스템의 위상 제어 방법을 설명하기 위한 순서도를 도시한다.Figure 5 shows a flow chart for explaining the phase control method of the laser beam combining system according to the present invention.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 레이저 빔 결합 시스템(20)은 N개의 채널을 가지는 레이저 빔 결합 시스템(20)으로 가정하였으며, N개의 채널에 적용되는 최종 평균 위상조정 값을 추출하는 구체적인 알고리즘은 아래와 같다.Referring to FIG. 5, it is assumed that the laser beam combining system 20 according to an embodiment is a laser beam combining system 20 having N channels, and details of extracting the final average phase adjustment value applied to the N channels The algorithm is as follows.

제1 위상조정 세트 추출부(110)는 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 J 개의 위상조정 세트를 추출할 수 있다(S21).The first phase adjustment set extractor 110 may extract J phase adjustment sets from a first normal distribution set having a first mean set and a first standard deviation set (S21).

제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 J개의 위상조정 세트에 포함된 각각의 N개의 위상조정값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출할 수 있다(S22).The first candidate phase adjustment set extractor 210 may calculate beam intensities when each of the N phase adjustment values included in the J phase adjustment sets is applied to the N phase modulators (S22).

제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 위상조정 세트 중에서 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택할 수 있다(S23). 일 실시 예에 따르면, 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 J개의 위상조정 세트 중에서 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택할 수 있다. 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)는 K+L 개 중에서 빔 세기가 큰 K개의 위상조정 세트를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.The first candidate phase adjustment set extractor 210 may select K phase adjustment sets having high beam intensities from among the phase adjustment sets (S23). According to an embodiment, the first candidate phase adjustment set extractor 210 may select K phase adjustment sets having high beam intensities from among the J phase adjustment sets. The first candidate phase adjustment set extraction unit 210 may further include selecting K phase adjustment sets having large beam intensities from K+L.

통계 산출부(300)는 K개의 위상조정 세트에 대하여, 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출할 수 있다(S24). 일 실시 예에 따르면, K개의 위상조정 세트는 제1 후보 위상조정 세트 추출부(210)로부터 추출될 수 있다. (다른 실시 예에 따르면?)K개의 위상조정 세트는 제2 후보 위상조정 세트 추출부(220)로부터 추출될 수 있다.The statistics calculation unit 300 may calculate a second average set and a second standard deviation set for the K phase adjustment sets (S24). According to an embodiment, K phase adjustment sets may be extracted from the first candidate phase adjustment set extractor 210 . (According to another embodiment?) K phase adjustment sets may be extracted from the second candidate phase adjustment set extractor 220 .

제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 산출하는 단계(S24) 후에, 하한 빔 세기 조절부(500)는 제2 평균 세트의 평균 위상조정값을 각각의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작은지 판단할 수 있다(S25). 예를 들어, 하한 빔 세기 조절부(500)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작은지 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 작은 경우, 제1 위상조정 세트 추출부(110)는 제1 평균 세트와 제1 표준편차 세트를 갖는 제1 정규분포 세트에서 다시 J 개의 위상조정 세트를 무작위로 추출할 수 있고(S21), 이후 단계(S22-S24)를 수행할 수 있다. 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 하한 빔 세기보다 큰 경우, 상기 빔 세기를 미리 설정된 목표 빔 세기와 비교하는 단계(S26)를 수행할 수 있다.After calculating the second average set and the second standard deviation set (S24), the lower limit beam intensity adjusting unit 500 applies the average phase adjustment value of the second average set to each phase modulator, so that the beam intensity is It may be determined whether the beam intensity is less than the preset lower limit beam intensity (S25). For example, the lower limit beam intensity control unit 500 may determine whether the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is smaller than the preset lower limit beam intensity. According to an embodiment, when the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is smaller than the preset lower limit beam intensity, the first phase adjustment set extractor 110 J phase adjustment sets may be randomly extracted again from the first normal distribution set having the first mean set and the first standard deviation set (S21), and subsequent steps (S22-S24) may be performed. When the beam intensity when the N average phase adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators is greater than the preset lower limit beam intensity, comparing the beam intensity with a preset target beam intensity (S26) can be done

위상조정 제어부(400)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기인지 판단할 수 있다(S26). 일 실시 예에 따라, 상기 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔세기가 아닌 경우, 단계(S27)를 수행할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단계(S21-S26) 한 번의 수행으로 상기 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기인 경우, 단계(S27, S28)은 생략될 수 있다.The phase adjustment controller 400 may determine whether the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is a preset target beam intensity (S26). According to an embodiment, when the beam intensity is not a preset target beam intensity, step S27 may be performed. According to another embodiment, when steps S21 to S26 are performed once and the beam intensity is a preset target beam intensity, steps S27 and S28 may be omitted.

제2 위상조정 세트 추출부(120)는 제2 평균 세트와 제2 표준편차 세트를 갖는 제2 정규분포 세트에서 무작위로 L개의 위상조정 세트를 추출할 수 있다(S27). 제2 정규분포 세트는 통계 산출부(300)에서 산출될 수 있다. 예를 들어, L은 1 또는 2의 값을 가질 수 있다.The second phase adjustment set extractor 120 may randomly extract L phase adjustment sets from the second normal distribution set having the second mean set and the second standard deviation set (S27). The second set of normal distributions may be calculated by the statistics calculation unit 300 . For example, L may have a value of 1 or 2.

제2 후보 위상조정 세트 추출부(220)는 L개의 위상조정 세트 각각의 N개의 위상조정값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기를 각각 산출할 수 있다(S28). 단계(S28) 이후에는 단계(S23-S26)가 수행될 수 있다.The second candidate phase adjustment set extractor 220 may calculate beam intensities when N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets are applied to the N phase modulators (S28). After step S28, steps S23-S26 may be performed.

위상조정 제어부(400)는 제2 평균 세트의 N개의 평균 위상조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기인 경우, 위상조정 제어부(400)는 상기 빔 세기를 N개의 위상 변조기에 적용할 최종 평균 위상조정값으로 추출할 수 있다(S29). 최종 평균 위상조정값은 제2 평균 세트의 N개의 평균조정 값을 N개의 위상 변조기에 적용할 때의 빔 세기가 미리 설정된 목표 빔 세기에 도달했을 때의 N개의 평균 위상조정값이다. When the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is a preset target beam intensity, the phase adjustment controller 400 determines the beam intensity It can be extracted as the final average phase adjustment value to be applied to the N phase modulators (S29). The final average phase adjustment value is the N average phase adjustment values when the beam intensity when the N average adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators reaches a preset target beam intensity.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정규분포 세트를 도시한다.6 shows a normal distribution set according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 도 5의 단계(S21-S28)를 k 번째 수행하였을 때보다, k+1 번째 수행한 경우에 제2 표준편차 세트 및 제2 평균 세트의 크기가 작아짐에 따라 제2 정규분포 세트의 크기가 더 작아지는 것을 알 수 있다. 도 5의 단계(S21-S28)를 반복함으로써 결과 값으로 얻고자 하는 최적 값의 후보 영역이 줄어들고, 최적 값에 가까워질 수 있다.Referring to FIG. 6, the second standard deviation set and the second standard deviation set and the second standard deviation set when the k+1th step is performed, rather than when the steps S21 to S28 of FIG. 5 are performed the kth time in the laser beam combining system 20 according to the present invention. It can be seen that as the size of the 2 mean set decreases, the size of the second normal distribution set decreases. By repeating steps S21 to S28 of FIG. 5 , the candidate region of the optimal value to be obtained as the result value is reduced and can approach the optimal value.

레이저 빔 결합 시스템(20)은 도 5의 단계(S21-S28)를 반복함으로써 최종 값을 추출할 수 있다. 예를 들어, 최종 값은 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 높은 결합 빔 세기를 추출하기 위해 각각 N개의 위상 변조기에 적용되는 최종 평균 위상조정값들의 집합일 수 있다.The laser beam combining system 20 may extract a final value by repeating steps S21 to S28 of FIG. 5 . For example, the final value may be a set of final average phase adjustment values applied to each of the N phase modulators in order to extract a high combined beam intensity in the laser beam combining system 20 .

일 실시 예에 따르면, 제1 정규분포 세트는 제1 평균 세트 및 제1 표준편차 세트를 기초로 제1 위상조정 세트 추출부(110)에 의해 추출될 수 있다. 제2 정규분포 세트는 제2 평균 세트 및 제2 표준편차 세트를 기초로 통계 산출부(300)에 의해 추출될 수 있다.According to an embodiment, the first normal distribution set may be extracted by the first phase adjustment set extractor 110 based on the first mean set and the first standard deviation set. The second normal distribution set may be extracted by the statistics calculator 300 based on the second mean set and the second standard deviation set.

도 7a는 본 발명인 위상 제어 시스템(10)의 일 실시 예에 따른 결과를 도시한다.7A shows a result according to an embodiment of the phase control system 10 of the present invention.

도 7a를 참조하면, 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 위상 잡음이 없는 경우와 위상 잡음이 아주 작은 경우, 기존의 CMA-ES 알고리즘을 사용했을 때와 본 발명에 따른 알고리즘을 사용했을 때의 레이저 결합 빔 세기 결과를 도시한다. 예를 들어, 도 7a는 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 채널의 개수를 7개로 설정했을 때의 결과일 수 있다. Referring to FIG. 7A, when there is no phase noise and when the phase noise is very small in the laser beam combining system 20, laser combining when using the existing CMA-ES algorithm and when using the algorithm according to the present invention The beam intensity results are shown. For example, FIG. 7A may be a result when the number of channels in the laser beam combining system 20 is set to 7.

위상 잡음의 분포는 도 5의 단계(S21-S28)를 반복할 때 마다, 정규분포에서 추출한 랜덤 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서 위상 잡음 분포는 위상 잡음이 없는 경우는 N(0, 0)로, 위상 잡음이 아주 작은 경우는 N(0, (

/250)²)로 각각 설정될 수 있다. 상기 반복(iteration) 횟수가 20일 때부터 알고리즘을 동작 시킨 경우를 도시하며, 각각 사용된 알고리즘을 제외한 다른 조건은 모두 같게 설정될 수 있다.As for the distribution of phase noise, a random value extracted from a normal distribution may be used whenever steps S21 to S28 of FIG. 5 are repeated. For example, in FIG. 7A, the phase noise distribution is N(0, 0) for no phase noise and N(0, (

/250) ² ) can be set respectively. It shows the case where the algorithm is operated from the time the number of iterations is 20, and all other conditions except for the algorithm used can be set the same.

도 7a에 따르면, 위상 잡음이 없는 경우와 위상 잡음이 아주 작은 경우에는 기존의 CMA-ES 알고리즘을 사용했을 때와 본 발명에 따른 알고리즘을 사용했을 때의 결합 빔 세기에 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다.According to FIG. 7a, it can be seen that there is no significant difference between the combined beam strength when using the existing CMA-ES algorithm and when using the algorithm according to the present invention when there is no phase noise and when the phase noise is very small. can

도 7b는 본 발명인 위상 제어 시스템(10)의 다른 실시 예에 따른 결과를 도시한다.Figure 7b shows the result according to another embodiment of the phase control system 10 of the present invention.

도 7b를 참조하면, 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 위상 잡음이 큰 경우에 기존의 CMA-ES 알고리즘을 사용했을 때와 본 발명에 따른 알고리즘을 사용했을 때의 레이저 결합 빔 세기 결과를 도시한다. 예를 들어, 도 7b는 레이저 빔 결합 시스템(20)에서 채널의 개수를 7개로 설정했을 때의 결과일 수 있다.Referring to FIG. 7B, when the phase noise is large in the laser beam combining system 20, results of laser combining beam intensities when using the conventional CMA-ES algorithm and when using the algorithm according to the present invention are shown. For example, FIG. 7B may be a result when the number of channels in the laser beam combining system 20 is set to 7.

위상 잡음의 분포는 도 5의 단계(S21-S28)를 반복할 때 마다, 정규분포에서 추출한 랜덤 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 도 7b에서 위상 잡음 분포는 N(0, (

/25)²)로 설정될 수 있다. 상기 반복(iteration) 횟수가 20일 때부터 알고리즘을 동작 시킨 경우를 도시하며, 각각 사용된 알고리즘을 제외한 다른 조건은 모두 같게 설정될 수 있다.As for the distribution of phase noise, a random value extracted from a normal distribution may be used whenever steps S21 to S28 of FIG. 5 are repeated. For example, in FIG. 7B the phase noise distribution is N(0, (

/25) can be set to ² ). It shows the case where the algorithm is operated from the time the number of iterations is 20, and all other conditions except for the algorithm used can be set the same.

도 7a와 달리 도 7b와 같이 위상 잡음의 크기가 커지면, 기존의 CMA-ES 알고리즘을 이용했을 때보다 본 발명을 이용하였을 때 상기 반복 횟수가 증가하더라도 높은 레이저 결합 빔의 세기를 유지하고 있음을 알 수 있다.Unlike FIG. 7A, when the magnitude of phase noise increases as shown in FIG. 7B, it can be seen that the intensity of the laser combined beam is maintained high even if the number of iterations increases when the present invention is used compared to when using the conventional CMA-ES algorithm. can

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, various preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.

10 : 위상 제어 시스템
20 : 레이저 빔 결합 시스템
21 : 레이저 광원
22 : 제1 광커플러 어레이
23 : 광증폭기
24 : 위상 변조기
25 : 제2 광커플러 어레이
26 : 포토 다이오드
27 : 위상 조절 보드
100 : 위상조정 세트 추출부
110 : 제1 위상조정 세트 추출부
120 : 제2 위상조정 세트 추출부
200 : 후보 위상조정 세트 추출부
210 : 제1 후보 위상조정 세트 추출부
220 : 제2 후보 위상조정 세트 추출부
300 : 통계 산출부
400 : 위상조정 제어부
500 : 하한 빔 세기 조절부
600 : 위상 변조부
1000 : 컴퓨팅 장치
1100 : 메모리
1200 : 프로세서10: phase control system
20: laser beam combining system
21: laser light source
22: first optocoupler array
23: optical amplifier
24: phase modulator
25: second optocoupler array
26: photodiode
27: phase control board
100: phase adjustment set extraction unit
110: first phase adjustment set extraction unit
120: second phase adjustment set extraction unit
200: candidate phase adjustment set extraction unit
210: first candidate phase adjustment set extraction unit
220: second candidate phase adjustment set extraction unit
300: statistics calculation unit
400: phase adjustment controller
500: lower limit beam intensity control unit
600: phase modulator
1000: computing device
1100: memory
1200: processor

Claims

A phase control method of a laser beam combining system having N phase modulators corresponding to N channels,
A step of randomly extracting J phase adjustment sets from a first normal distribution set having a first mean set and a first standard deviation set, wherein each phase adjustment set is N phase adjustment values to be applied to the N phase modulators, respectively. having;
Beam intensities when the N phase adjustment values of each of the J phase adjustment sets are applied to the N phase modulators are calculated, and K phase adjustment sets having the largest beam intensities are selected from among the J phase adjustment sets. choosing;
calculating a second average set and a second standard deviation set for the K phase adjustment sets;
extracting L phase adjustment sets based on the second average set and the second standard deviation set;
A beam intensity when the N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets are applied to the N phase modulators is calculated, and the beam intensity among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets is reselecting large K phasing sets; and
The second average set and the second standard deviation are calculated until the beam intensity when the N average phase adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators reaches a preset target beam intensity Imax. A phase control method comprising repeating steps of calculating sets, extracting the L phase adjustment sets, and reselecting the K phase adjustment sets.

According to claim 1,
The step of extracting the L phase adjustment sets,
and randomly extracting the L phase adjustment sets from a second normal distribution set having the second mean set and the second standard deviation set.

According to claim 1,
The phase control method, characterized in that the L phase adjustment set is one phase adjustment set.

According to claim 1,
After calculating the second set of averages and the second set of standard deviations,
When the beam intensity when the N average phase adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators is less than the preset lower limit beam intensity,
and randomly re-extracting the J phase adjustment sets from the first normal distribution set.

According to claim 4,
The lower limit beam intensity is a phase control method, characterized in that the value corresponding to 95% of the target beam intensity.

According to claim 1,
The laser beam combining system,
a laser light source that outputs laser light;
a first optocoupler array that distributes the laser light into N divided laser lights;
N optical amplifiers each amplifying the N distributed laser lights;
the N phase modulators adjusting phases of the N distribution laser lights according to the N phase adjustment values;
a second optocoupler array combining the amplified and phase-adjusted N distribution laser lights into one combined laser light;
a photodiode receiving the combined laser light; and
and a phase control board configured to sense the beam intensity of the coupled laser light using the photodiode and output the N phase control values.

According to claim 6,
The N phase adjustment values are,
The phase control method, characterized in that the N average adjustment values when the beam intensity when applying the N average adjustment values of the second average set to the N phase modulators reaches the preset target beam intensity.

According to claim 6,
In the phase control board,
extracting the J phase adjustment sets;
selecting K phase control sets having the largest beam intensities from among the J phase control sets;
calculating the second set of averages and the second set of standard deviations;
extracting the L phase adjustment sets; and
and reselecting K phase adjustment sets having the largest beam intensities from among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets.

A computer program stored in a medium to execute the method of any one of claims 1 to 8 using a computing device.

In the phase control system of a laser beam combining system having N phase modulators corresponding to N channels,
a first phase adjustment set extractor for randomly extracting J phase adjustment sets from a first normal distribution set having a first mean set and a first standard deviation set;
Beam intensities when N phase adjustment values of each of the J phase adjustment sets are applied to the N phase modulators are calculated, and K phase adjustment sets having the largest beam intensities are selected from among the J phase adjustment sets. a first candidate phasing set extraction unit for performing;
a statistics calculation unit for calculating a second average set and a second standard deviation set for the K phase adjustment sets;
a second phase adjustment set extraction unit randomly extracting L phase adjustment sets from a second normal distribution set having the second mean set and the second standard deviation set;
A beam intensity when the N phase adjustment values of each of the L phase adjustment sets are applied to the N phase modulators is calculated, and the beam intensity among the K phase adjustment sets and the L phase adjustment sets is a second candidate phasing set extractor for reselecting a large number of K phasing sets; and
A phase control system comprising a phase adjustment control unit for determining whether beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators has reached a preset target beam intensity (Imax).

According to claim 10,
The phase control system further includes a phase modulator,
The phase modulator,
When the beam intensity when the N average phase adjustment values of the second average set are applied to the N phase modulators reaches a preset target beam intensity Imax, the N average phase adjustment values are converted to the N phase modulators. Phase control system, characterized in that applied to the phase modulator.

According to claim 10,
When the phase adjustment control unit determines that the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators does not reach a preset target beam intensity (Imax),
and repeating the statistics calculation unit, the second phase adjustment set extraction unit, and the second candidate phase adjustment set extraction unit.

According to claim 10,
The phase control system further includes a lower limit beam intensity control unit,
The lower limit beam intensity control unit,
After calculating the second average set and the second standard deviation set in the statistics calculation unit, the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is a preset lower limit. Phase control system, characterized in that for determining whether it is less than the beam intensity.

According to claim 13,
The first phase adjustment set extraction unit,
When the lower limit beam intensity adjusting unit determines that the beam intensity when applying the N average phase adjustment values of the second average set to the N phase modulators is smaller than the preset lower limit beam intensity, the J phase adjustment sets are The phase control system, characterized in that randomly re-extracted from the first normal distribution set.