1.本发明涉及光纤激光阵列光束倾斜像差校正技术领域，特别是涉及一种阵列光束倾斜像差校正系统。


背景技术：

2.受到非线性效应、材料的激光损失阈值等物理因素的限制，单台光纤激光器的输出功率受限，为了获得更高功率的输出，阵列光束合成技术得到了广泛应用。
3.由于机械加工精度、系统装配误差、外界振动等因素的影响，引入了静态或动态倾斜像差，导致阵列光束的光轴无法实现严格平行，严重影响使用效果。针对这一问题，目前普遍采用在阵列光束输出端分光聚焦方式模拟阵列光束远场，通过调节前端的倾斜像差校正机构来实现阵列光束光轴的严格平行，这一方案存在较多空间光路，系统复杂，稳定性较差。


技术实现要素：

4.针对现有技术所存在的局限与不足，本发明提供一种阵列光束倾斜像差校正系统。
5.为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
6.一方面，本发明提供一种阵列光束倾斜像差校正系统，包括第一激光器、第二激光器、波分复用器、分束器、环行器、功率放大器、自适应光纤准直器、窗口镜、光电探测器、自适应光纤准直器控制模块；
7.第一激光器、第二激光器分别产生波长为λ1的激光和波长为λ2的激光，第一激光器、第二激光器均连接波分复用器，波分复用器将第一激光器、第二激光器输出的波长为λ1、λ2的激光耦合进分束器后，由分束器均分为n路子光束，每路子光束分别对应的传输路径上依次设有环行器、功率放大器、自适应光纤准直器，所有自适应光纤准直器呈阵列排布，用于输出阵列光束，所述阵列光束为波长为λ1的相干合成阵列光束；
8.阵列光束出口处设有与阵列光束光轴垂直的窗口镜，窗口镜对波长为λ1的激光高透，对波长为λ2的激光高反，每路子光束中波长为λ2的激光由窗口镜反射后沿原路返回，经各环行器输入到对应的光电探测器，自适应光纤准直器控制模块通过控制各自适应光纤准直器，改变各自适应光纤准直器的输出光束方向，以使各光电探测器输出的电信号达到最大，此时各自适应光纤准直器输出光束与窗口镜垂直，进而实现所有阵列光束光轴平行，完成倾斜像差校正。
9.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述自适应光纤准直器控制模块包括控制器以及自适应光纤准直器驱动器，控制器、自适应光纤准直器驱动器以及自适应光纤准直器之间传输电信号，采用电线连接；所述控制器上预先加载有优化算法，控制器接收从各光电探测器传来的电信号，通过运行优化算法生成各自适应光纤准直器驱动器的控制信号，通过控制各自适应光纤准直器驱动器驱动对应的
自适应光纤准直器，改变各自适应光纤准直器的输出光束方向，以使各光电探测器输出的电信号达到最大。
10.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述第一激光器、第二激光器、波分复用器、分束器、环行器、功率放大器、自适应光纤准直器与光电探测器均为光纤或光纤耦合器件，各器件之间采用光纤熔接或跳线头方式连接。
11.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述分束器采用1
×
n保偏光纤分束器，分束器的输入光纤型号与波分复用器的输出光纤型号相同。
12.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述分束器将波分复用器输出激光中的波长为λ1的激光和波长为λ2的激光进行均分，分束器输出的每路子光束中均含有相同功率的波长为λ1的激光以及波长为λ2的激光。
13.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述第一激光器采用单频或窄线宽保偏光纤激光器。
14.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述第二激光器采用单模光纤激光器，其输出功率满足光电探测器的探测需求，其中心波长位于第一激光器的增益谱线范围之外。
15.在上述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述窗口镜的两侧面为平面，且窗口镜通过镀膜使其能够对波长为λ1的激光高透，对波长为λ2的激光高反。
16.另一方面，本发明提供一种阵列光束倾斜像差校正系统，包括第一激光器、第二激光器、环行器、自适应光纤准直器、窗口镜、光电探测器以及自适应光纤准直器控制模块；
17.n个第一激光器分别对应连接一个自适应光纤准直器，n个第一激光器输出的n束波长为λ1的激光分别经对应的自适应光纤准直器准直，所有自适应光纤准直器呈阵列排布，用于输出阵列光束，所述阵列光束为波长为λ1的非相干合成阵列光束；
18.在阵列光束出口处设有与阵列光束光轴垂直的窗口镜，窗口镜对波长为λ1的激光高透，对波长为λ2的激光高反；
19.n个第二激光器输出的n束波长为λ2的探测光分别经对应的环行器后耦合进对应的第一激光器，然后经对应的第一激光器以及自适应光纤准直器入射到窗口镜，波长为λ2的激光由窗口镜反射后沿原路返回，经各环行器输入到对应的光电探测器，自适应光纤准直器控制模块通过控制各自适应光纤准直器，改变各自适应光纤准直器的输出光束方向，以使各光电探测器输出的电信号达到最大，此时各自适应光纤准直器输出光束与窗口镜垂直，进而实现所有阵列光束光轴平行，完成倾斜像差校正。
20.在上述针对非相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述自适应光纤准直器控制模块包括控制器以及自适应光纤准直器驱动器，控制器、自适应光纤准直器驱动器以及自适应光纤准直器之间传输电信号，采用电线连接；所述控制器上预先加载有优化算法，控制器接收从各光电探测器传来的电信号，通过运行优化算法生成各自适应光纤准直器驱动器的控制信号，通过控制各自适应光纤准直器驱动器驱动对应的自适应光纤准直器，改变各自适应光纤准直器的输出光束方向，以使各光电探测器输出的电信号达到最大。
21.在上述针对非相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述第一激光器、第二激光器、环行器、自适应光纤准直器与光电探测器均为光纤或光纤耦合器件，各器件之间采用光纤熔接或跳线头方式连接。
22.在上述针对非相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，优选地，所述第一激光器为振荡型或放大型激光器，第一激光器其激光器谐振腔的第一端有光纤抽头伸出，波长为λ2的探测光从第一端的光纤抽头耦合进第一激光器的光路中，第一激光器其激光器谐振腔的第二端为其激光输出端。
23.在上述针对非相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中，第二激光器、环行器、自适应光纤准直器、光电探测器以及窗口镜的优选方案均与前述针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统相同，在此不再赘述。
24.与现有技术相比，本发明的优点在于：
25.本发明中n束子光束分别经对应的自适应光纤准直器准直后发射，产生阵列光束，通过将探测光耦合到阵列光束的产生光路中，并在阵列光束出口处设有与阵列光束光轴垂直的窗口镜，窗口镜对阵列光束高透，对探测光高反，探测光由窗口镜反射后沿原路返回并输入到对应的光电探测器，自适应光纤准直器控制模块通过控制各自适应光纤准直器，改变各自适应光纤准直器的输出光束方向，以使各光电探测器输出的电信号达到最大，此时各自适应光纤准直器输出光束与窗口镜垂直，进而实现所有阵列光束光轴平行，完成倾斜像差校正。本发明能所提供的系统简单稳定，结构紧凑，在相干合成和非相干合成领域内，都能实现校正倾斜像差的功能，具有广阔的应用前景。
26.另外，本发明中除窗口镜外，其余均为光纤器件，系统简单稳定、结构紧凑，更具实用价值。
附图说明
27.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些实施例，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。
28.图1是本发明一实施例的结构示意图；
29.图2是本发明一实施例的结构示意图；
30.图中各标号表示：
31.1、第一激光器；2、第二激光器；3、波分复用器；4、分束器；5、环行器；6、功率放大器；7、自适应光纤准直器；8、窗口镜；9、光电探测器；10、控制器；11、自适应光纤准直器驱动器。
32.本发明的实现、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
33.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。
34.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.本发明提出的阵列光束倾斜像差校正方案既可以用于相干合成阵列光束，也可以用于非相干合成阵列光束，下面分别针对两种情况进行介绍。
39.参照图1，本实施例提供一种阵列光束倾斜像差校正系统，包括第一激光器1、第二激光器2、波分复用器3、分束器4、环行器5、功率放大器6、自适应光纤准直器7、窗口镜8、光电探测器9、自适应光纤准直器控制模块；
40.第一激光器1、第二激光器2分别产生波长为λ1的激光和波长为λ2的激光，第一激光器1、第二激光器2均连接波分复用器3，波分复用器3将第一激光器1、第二激光器2输出的波长为λ1、λ2的激光耦合进分束器4后，由分束器4均分为n路子光束，每路子光束分别对应的传输路径上依次设有环行器5、功率放大器6、自适应光纤准直器7，所有自适应光纤准直器7呈阵列排布，用于输出阵列光束，所述阵列光束为波长为λ1的相干合成阵列光束；
41.阵列光束出口处设有与阵列光束光轴垂直的窗口镜8，窗口镜8对波长为λ1的激光高透，对波长为λ2的激光高反，每路子光束中波长为λ2的激光由窗口镜8反射后沿原路返回，经各环行器5输入到对应的光电探测器9。
42.所述自适应光纤准直器控制模块包括控制器10以及自适应光纤准直器驱动器11，控制器10、自适应光纤准直器驱动器11以及自适应光纤准直器7之间传输电信号，采用电线连接。
43.所述控制器10上预先加载有优化算法，控制器10接收从各光电探测器9传来的电信号，通过运行优化算法生成各自适应光纤准直器驱动器11的控制信号，通过控制各自适应光纤准直器驱动器11驱动对应的自适应光纤准直器7，改变各自适应光纤准直器7的输出光束方向，以使各光电探测器9输出的电信号达到最大。此时各自适应光纤准直器输出光束与窗口镜垂直，进而实现所有阵列光束光轴平行，完成倾斜像差校正。
44.所述第一激光器1、第二激光器2、波分复用器3、分束器4、环行器5、功率放大器6、自适应光纤准直器7与光电探测器9均为光纤或光纤耦合器件，各器件之间采用光纤熔接或
跳线头方式连接。
45.所述第一激光器1采用商用单频或窄线宽保偏光纤激光器，其输出功率、中心波长由用户根据系统需要进行确定。
46.所述第二激光器2采用商用单模光纤激光器，其输出功率满足光电探测器的探测需求，其中心波长位于第一激光器的增益谱线范围之外。
47.所述波分复用器3可采用商用保偏拉锥光纤波分复用器，其输入波长分别为第一激光器、第二激光器的输出波长，波分复用器的两个输入光纤型号分别与第一激光器、第二激光器的输出光纤型号相同，其耐受功率满足第一激光器、第二激光器输出功率需求。
48.所述分束器4采用商用1
×
n保偏光纤分束器，分束器的输入光纤型号与波分复用器的输出光纤型号相同，分束器可将输出激光功率均分为n路。所述分束器4将波分复用器输出激光中的波长为λ1的激光和波长为λ2的激光进行均分，分束器输出的每路子光束中均含有相同功率的波长为λ1的激光以及波长为λ2的激光。
49.所述环行器5采用商用光纤环行器，波长覆盖第一激光器、第二激光器的输出波长，环行器的输入光纤型号与分束器的输出光纤型号相同。环行器可将沿两个方向传输的光分隔开，具体为发射激光沿着端口a到b的方向传输，反射探测光沿着端口b到c的方向传输。
50.所述功率放大器6可采用商用窄线宽保偏光纤激光放大器，输出功率由用户根据需求确定。
51.所述自适应光纤准直器7可采用商用具备倾斜像差校正功能的光纤准直器，也可按照国防科技大学支冬论文“光纤激光目标在回路相干合成技术研究”中“高性能光纤端帽二维控制器”部分的方案进行研制。该准直器对主激光种子源与探测激光器发射的两个激光波长高透，能耐受光纤放大器的输出功率。自适应光纤准直器的尾纤型号与功率放大器的输出光纤型号相同，自适应光纤准直器阵列中自适应光纤准直器数量由用户根据需求进行确定。
52.所述窗口镜8采用熔石英等耐强光玻璃或晶体材料研制，窗口镜8为双面镜，且其两侧面均为平面，两侧面镀λ1波长增透膜，激光入射面上镀λ2波长高反膜，能够耐受n路光纤放大器输出功率。
53.所述光电探测器9可采用商用光纤耦合型光电探测器，响应带宽大于控制器输出的控制信号的最高频率，响应波段涵盖第二激光器的波长，探测灵敏度与环行器端口c方向输出光功率匹配，尾纤型号与环行器端口c方向输出光纤型号相同。
54.所述控制器10可采用单片机、fpga、dsp等信号处理器研制而成，可接收从光电探测器传来的电信号，并生成相应的电压控制信号传输给自适应光纤准直器驱动器11。控制器10上运行的算法可采用爬山法等已知的优化算法。将光电探测器9输出的电信号控制为最大值，进而实现所有阵列光束光轴平行。
55.参照图2，本实施例提供一种阵列光束倾斜像差校正系统，包括第一激光器1、第二激光器2、环行器5、自适应光纤准直器7、窗口镜8、光电探测器9以及自适应光纤准直器控制模块；
56.n个第一激光器1分别对应连接一个自适应光纤准直器7，n个第一激光器1输出的n束波长为λ1的激光分别经对应的自适应光纤准直器7准直，所有自适应光纤准直器7呈阵列
排布，用于输出阵列光束，所述阵列光束为波长为λ1的非相干合成阵列光束；
57.在阵列光束出口处设有与阵列光束光轴垂直的窗口镜8，窗口镜8对波长为λ1的激光高透，对波长为λ2的激光高反；
58.n个第二激光器2输出的n束波长为λ2的探测光分别经对应的环行器5后耦合进对应的第一激光器1，然后经对应的第一激光器1以及自适应光纤准直器7入射到窗口镜8，波长为λ2的激光由窗口镜8反射后沿原路返回，经各环行器5输入到对应的光电探测器9。
59.所述自适应光纤准直器控制模块包括控制器10以及自适应光纤准直器驱动器11，控制器10、自适应光纤准直器驱动器11以及自适应光纤准直器7之间传输电信号，采用电线连接。所述控制器10上预先加载有优化算法，控制器10接收从各光电探测器9传来的电信号，通过运行优化算法生成各自适应光纤准直器驱动器11的控制信号，通过控制各自适应光纤准直器驱动器11驱动对应的自适应光纤准直器7，改变各自适应光纤准直器7的输出光束方向，以使各光电探测器9输出的电信号达到最大。此时各自适应光纤准直器7输出光束与窗口镜8垂直，进而实现所有阵列光束光轴平行，完成倾斜像差校正。
60.所述第一激光器1、第二激光器2、环行器5、自适应光纤准直器7与光电探测器9均为光纤或光纤耦合器件，各器件之间采用光纤熔接或跳线头方式连接。
61.所述第一激光器1为振荡型或放大型激光器，第一激光器1其激光器谐振腔的第一端有光纤抽头伸出，波长为λ2的探测光从第一端的光纤抽头耦合进第一激光器的光路中，第一激光器其激光器谐振腔的第二端为其激光输出端。
62.图2所示实施例中，第二激光器2、环行器5、自适应光纤准直器7、光电探测器9以及窗口镜8的性能要求以及选型要求等均与图1中所示针对相干合成阵列光束提出的阵列光束倾斜像差校正系统中的对应器件相同，在此不再赘述。
63.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。