一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，包括相干合成激光器，還包括信號采集模塊、信號處理模塊、信號運算模塊和信號功率放大模塊，相干合成激光器包括若干激光介質以及與各個激光介質對應的泵浦源，各個激光介質設置在輸出鏡和角錐棱鏡之間，激光介質產生的激光經過角錐棱鏡反射后注入到對應的激光介質，輸出鏡輸出相干激光。本發明專利技術提高了控制精度，解決基于角錐的多路激光相干合成的同步問題，提高相干合成效率。

An adaptive driving device based on corner cube prism for coherent synthesis of lasers

The invention discloses a driving device of the adaptive coherent laser based on prism, including coherent laser, including signal acquisition module, signal processing module, signal processing module and signal power amplifier module, the coherent laser comprises a plurality of laser medium and pump source corresponding with each laser medium, the laser medium is set in the between the output mirror and prism, laser medium produced by reflection prism after injected into the laser medium corresponding to the output laser output mirror. The method improves the control precision, solves the synchronization problem of multi path laser coherent synthesis based on pyramid, and improves the efficiency of coherent synthesis.

【技術實現步驟摘要】
一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置
本專利技術屬于激光
，特別涉及一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，適用于多路激光器驅動及控制領域。
技術介紹
高功率激光器在科學研究、工業加工和軍事武器等領域具有重要的應用，而要實現高功率激光器，目前大多采用多路激光相干合成的方案，為了保證激光器輸出能量最集中，避免能量損失，多路激光的同步是非常重要的。在實際應用過程中，由于受到線路、電子元器件以及其他電磁干擾等因素的影響，要想做到多路激光的絕對同步是非常困難的。因此，需要一種對多路激光進行同步驅動的裝置及方法，能夠對激光器的驅動進行控制，并根據具體的應用條件，自適應地改變驅動的延時及脈寬，實現最大的能量輸出。基于角錐棱鏡的相干合成激光器利用角錐棱鏡的反射特性，即不管入射光線與其底面成何種角度入射，光線經棱鏡的三個反射面依次全反射后，出射光線始終是反向平行于入射光線，并以錐頂呈中心對稱分布。利用角錐棱鏡，以互注入鎖相的方式實現多根激光介質的相位鎖定，使得多路激光的頻率、相位、脈寬盡可能保持一致，從而實現高功率、高光束質量的相干合成激光輸出。但在實際應用中，頻率、相位、脈寬不可能保證完全一致，傳統的方法是根據實驗結果或經驗手動改變各路激光的驅動參數，耗時耗力，且存在一定誤差，而采用自適應的驅動方法可以避免手動調節的誤差輸入，且快速穩定，大幅提高激光器的相干性，從而保證高功率、高光束質量的輸出。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對角錐棱鏡相干合成激光器，提供一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，可以對各路相干激光進行自動調整，解決激光相干合成輸出的同步問題，實現高功率、高光束質量的激光輸出。為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，包括相干合成激光器，還包括信號采集模塊、信號處理模塊、信號運算模塊和信號功率放大模塊，相干合成激光器包括若干激光介質以及與各個激光介質對應的泵浦源，各個激光介質設置在輸出鏡和角錐棱鏡之間，激光介質產生的激光經過角錐棱鏡反射后注入到對應的激光介質，輸出鏡輸出相干激光，信號采集模塊將每路相干激光轉換為相干激光電信號輸出到信號處理模塊；信號處理模塊將相干激光電信號濾波后獲得相干激光頻率方波；信號運算模塊通過各個相干激光頻率方波的首波時間計算各個相干激光的相位差；根據各個相干激光的相位差補償各個相干激光對應的泵浦源的泵浦驅動信號獲得補償后的泵浦驅動信號，補償后的泵浦驅動信號輸出到信號功率放大模塊；信號功率放大模塊根據補償后的泵浦驅動信號驅動泵浦源使得各個相干激光的相位差減小。如上所述的信號采集模塊個數與相干激光的路數對應，每個信號采集模塊包括濾光片、第一差分光電二極管、第二差分光電二極管和運算放大器，第一差分光電二極管和第二差分光電二極管分別對經過濾光片過濾自然光后的同一相干激光進行采集并轉換為差值信號輸出到運算放大器，運算放大器對差值信號進行放大獲得相干激光電信號并將相干激光電信號輸出到信號處理模塊。如上所述的信號處理模塊個數與相干激光的路數對應，每個信號處理模塊包括濾波器和比較器，相干激光電信號通過濾波器濾波處理后輸入到比較器中，比較器將濾波后的相干激光電信號與設定閾值比較獲得相干激光頻率方波。如上所述的信號運算模塊個數與相干激光的路數對應，信號運算模塊包括觸發單元、計數單元和泵浦驅動信號產生單元，相干激光頻率方波輸入到觸發單元，計數單元計算各個相干激光頻率方波的首波觸發觸發單元的時間相對于基準時間的時間差，進而獲得各個相干激光的相位差，泵浦驅動信號產生單元根據各個相干激光的相位差補償各個相干激光對應的泵浦源的泵浦驅動信號獲得補償后的泵浦驅動信號，補償后的泵浦驅動信號通過隔離單元輸出到信號功率放大模塊。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和效果：1.采用雙路差分光電二極管將光信號轉換為電信號，解決了傳統光電轉換存在的響應速度慢、雜散光干擾、過飽和等問題，提高了控制精度。2.通過改變激光器的驅動參數，解決基于角錐的多路激光相干合成的同步問題，提高激光器的相干合成效率，避免人工調整參數帶來的誤差，提高了激光器的穩定性和工作效率。3.通過閉環反饋，提高多路激光器驅動參數的自適應性，克服因線路、電子元器件以及其他電磁干擾等因素造成的不同步問題，提高相干合成效率。附圖說明圖1是本專利技術的整體原理示意圖；圖2是相干合成激光器的結構示意圖；圖3是導光管的結構示意圖；圖4是信號采集模塊的原理示意圖；圖5是信號處理模塊的原理示意圖；圖6是信號運算模塊的原理示意圖；圖7是信號功率放大模塊的原理示意圖。圖中：1-相干合成激光器；2-信號采集模塊；3-信號處理模塊；4-信號運算模塊；5-信號功率放大模塊；101-激光介質；102-泵浦源；103-輸出鏡；104-角錐棱鏡；105-驅動電極；106-固定支架；107-導光管；108-導光孔；201-濾光片；202-第一差分光電二極管；203-第二差分光電二極管；204-運算放大器；205-第一偏置基準電壓源；206-第二偏置基準電壓源；207-第一限流電阻；208-第二限流電阻；301-濾波器；302-比較器；401-觸發單元；402-計數單元；403-泵浦驅動信號產生單元；404-隔離單元；501-電流源；502-儲能電容；503-開關管；504-采樣電阻。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，但本專利技術不限于這些實施例。實施例1：一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，包括相干合成激光器1，還包括信號采集模塊2、信號處理模塊3、信號運算模塊4和信號功率放大模塊5，相干合成激光器1包括若干激光介質101以及與各個激光介質101對應的泵浦源102，各個激光介質101設置在輸出鏡103和角錐棱鏡104之間，激光介質101產生的激光經過角錐棱鏡104反射后注入到對應的激光介質101，輸出鏡103輸出相干激光，信號采集模塊2將每路相干激光轉換為相干激光電信號輸出到信號處理模塊3；信號處理模塊3將相干激光電信號濾波后獲得相干激光頻率方波；信號運算模塊4通過各個相干激光頻率方波的首波時間計算各個相干激光的相位差；根據各個相干激光的相位差補償各個相干激光對應的泵浦源102的泵浦驅動信號獲得補償后的泵浦驅動信號，補償后的泵浦驅動信號輸出到信號功率放大模塊5；信號功率放大模塊5根據補償后的泵浦驅動信號驅動泵浦源102使得各個相干激光的相位差減小。信號采集模塊2個數與相干激光的路數對應，每個信號采集模塊2包括濾光片201、第一差分光電二極管202、第二差分光電二極管203和運算放大器204，第一差分光電二極管202和第二差分光電二極管203分別對經過濾光片201過濾自然光后的同一相干激光進行采集并轉換為差值信號輸出到運算放大器204，運算放大器204對差值信號進行放大獲得相干激光電信號并將相干激光電信號輸出到信號處理模塊3。信號處理模塊3個數與相干激光的路數對應，每個信號處理模塊3包括濾波器301和比較器302，相干激光電信號通過濾波器301濾波處理后輸入到比較器302中，比較器302將濾波后的相干激光電信號與設定閾值比較獲得相干激光頻率方波。信號運算模塊4個數與相干激光的路數對應，信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，包括相干合成激光器（1），其特征在于，還包括信號采集模塊（2）、信號處理模塊（3）、信號運算模塊（4）和信號功率放大模塊（5），相干合成激光器（1）包括若干激光介質（101）以及與各個激光介質（101）對應的泵浦源（102），各個激光介質（101）設置在輸出鏡（103）和角錐棱鏡（104）之間，激光介質（101）產生的激光經過角錐棱鏡（104）反射后注入到對應的激光介質（101），輸出鏡（103）輸出相干激光，信號采集模塊（2）將每路相干激光轉換為相干激光電信號輸出到信號處理模塊（3）；信號處理模塊（3）將相干激光電信號濾波后獲得相干激光頻率方波；信號運算模塊（4）通過各個相干激光頻率方波的首波時間計算各個相干激光的相位差；根據各個相干激光的相位差補償各個相干激光對應的泵浦源（102）的泵浦驅動信號獲得補償后的泵浦驅動信號，補償后的泵浦驅動信號輸出到信號功率放大模塊（5）；信號功率放大模塊（5）根據補償后的泵浦驅動信號驅動泵浦源（102）使得各個相干激光的相位差減小。

【技術特征摘要】
1.一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，包括相干合成激光器（1），其特征在于，還包括信號采集模塊（2）、信號處理模塊（3）、信號運算模塊（4）和信號功率放大模塊（5），相干合成激光器（1）包括若干激光介質（101）以及與各個激光介質（101）對應的泵浦源（102），各個激光介質（101）設置在輸出鏡（103）和角錐棱鏡（104）之間，激光介質（101）產生的激光經過角錐棱鏡（104）反射后注入到對應的激光介質（101），輸出鏡（103）輸出相干激光，信號采集模塊（2）將每路相干激光轉換為相干激光電信號輸出到信號處理模塊（3）；信號處理模塊（3）將相干激光電信號濾波后獲得相干激光頻率方波；信號運算模塊（4）通過各個相干激光頻率方波的首波時間計算各個相干激光的相位差；根據各個相干激光的相位差補償各個相干激光對應的泵浦源（102）的泵浦驅動信號獲得補償后的泵浦驅動信號，補償后的泵浦驅動信號輸出到信號功率放大模塊（5）；信號功率放大模塊（5）根據補償后的泵浦驅動信號驅動泵浦源（102）使得各個相干激光的相位差減小。2.根據權利要求1所述的一種基于角錐棱鏡相干合成激光器的自適應驅動裝置，其特征在于，所述的信號采集模塊（2）個數與相干激光的路數對應，每個信號采集模塊（2）包括濾光片（201）、第一差分光電二極管（202）、第二差分光電二極管（203）和運算放大器（204），第一差分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程勇，初華，陳霞，萬強，黎偉，曹海源，韋尚方，米朝偉，楊雪，
申請(專利權)人：中國人民解放軍武漢軍械士官學校，
類型：發明
國別省市：湖北,42