[实用新型]基于相干偏振合成的全电光开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种光开关，特别是一种基于主动相位控制相干偏振合成实现的全电光开关。

背景技术

在激光加工、材料处理、激光表演等激光技术应用领域，需要高精度、快速改变光束的方向。传统的方法一般采用机械式控制，控制系统复杂、速度慢、精度较低。对光束实现高速、全电控制是激光领域一直探索和亟待解决的问题。

发明内容

本发明通过相位控制系统，对多路光束的相位进行控制，实现合成后光束激射方向的数字化控制。避免机械式控制的复杂性和控制速度慢、精度低等问题。

本发明主要思想是采用多路光束进行偏振合成，通过相位控制控制各光束之间的相位差，从而实现方向可变的高功率高光束质量激光输出。

本发明的技术解决方案是：整个系统包括：种子源1、分束器阵列2、相位调制模块3、激光放大准直器4、光开关系统5、高反镜6、相位控制器7；其中种子源1、分束器阵列2、相位调制模块3、激光放大准直器4、光开关系统5、高反镜6、相位控制器7依次连接，相位控制器7还与相位调制模块3连接。

其中，所述的激光种子源1为一个线偏振激光器，激光器种类不限，可以是固体激光器、气体激光器、光纤激光器等各种类型激光源；所述的分束器阵列2把种子源光束分成N束,分束器种类可以是光纤分束器，或者其他起到光束分束的器件。

其中，所述的相位调制模块3由N个相位调制器组成，将相位控制器提供的反馈信号施加到合成光束上面。

其中，所述的激光放大准直器4包括隔离器（41）、放大器（42）、准直器（43），其中隔离器、放大器、准直器依次连接，共有N组这样的隔离器、放大器、准直器依次连接，N与合成光束的数目相等。所述的隔离器（41）的种类根据合成方案而定，其数目与合成光束的数目相等；所述的放大器（42）对每一路光束进行功率放大，与隔离器配套使用，种类根据合成方案而定，数目与参与合成的光束数目相等；所述的准直器件（43）具有保偏功能，种类根据合成方案而定，数目与参与合成的光束的数目相等。

其中，所述的光开关系统5包括偏振旋转器（51）、偏振合束器（52）、全反镜（53）。所述的偏振旋转器（51） 类型不限，可以是半波片或其他偏振旋转器件，有效通光孔径大于准直器孔径；所述的偏振合束器（52）具有高的消光比，有效通光孔径大于准直器的直径；所述的全反镜（53）为对种子源波长全反的反射镜。

其中，所述的高反镜6是对种子源波长高反的高反镜。

其中，所述的相位控制器7由光电探测模块（71）与相位控制模块（72）连接而成。

其中，所述的光电探测模块（71）实现方式不限，种子源波长在其相应波段内；所述的相位控制模块（72）基于优化算法、数字、模拟电路技术，FPGA技术，具体算法的实施可以有多种方式。

本发明实现多路光开关的过程如下：

激光种子源1输出的光通过分束器阵列2后分为N束,然后经过放大器（42）对每一束激光进行放大，每一个放大器前加隔离器（41）防止回光损坏种子源等其他器件。各路光束放大后经过准直器（43）准直进入光开关系统。偏振旋转器（51）对每一路偏振光束偏振态进行旋转，使得入射到每一个偏振合束器（52）的两束光偏振态相互垂直，从而实现偏振合成。全反镜（53）用于改变光束路径。高反镜6将大部分光透射出去用于激光应用，很小部分光经过光电探测模块（71）将光信号转变为电信号进入相位控制模块（72）；相位控制模块（72）对输入信号进行处理，将反馈信号输送到相位调制模块3对每一路光束进行调制，实现整个系统的闭环控制。相位控制模块（72）和相位调制模块3通过对各路光束的相位差进行控制，可以实现合成激光的多方向输出。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1、本发明提供了一种基于主动相位控制相干偏振合成实现多路光开关的方案，避免了传统的机械式控制方法，控制简单，结构紧凑，控制精度高；

2、本发明提供的主动相位控制相干偏振合成实现多路光开关的方法，系统的实现方式多样，可以用于固体激光器，气体激光器，光纤激光器等，系统所用器件的选取多样；

本专利在激光加工、材料处理、激光表演等激光技术应用领域有很大的潜在应用价值。

附图说明

图1为本发明的系统结构原理示意图，

图2为激光放大准直器示意图，

图3为四路光开关系统原理示意图，

图4为八路光开关系统原理示意图，

图5为相位控制器原理示意图。

具体实施方式