[发明专利]一种微弱信标信号畸变波前的高速探测装置及探测方法

摘要

本发明属于自适应光学领域，具体涉及一种微弱信标信号畸变波前进行高速探测的装置及方法。所述装置包括微弱信标信号接收装置、光强放大和波长转换装置、以拉盖尔‑高斯模式为正交基的波前分解装置、拉盖尔‑高斯模式光的解调装置、波前分量强度探测装置、波前恢复装置；本发明的优点在于：本发明中使用光强探测器来获取波前信息，相比于传统相机，所需积分时间大大缩短，能够满足系统工作频率较高的需要；通过拉盖尔‑高斯模式进行波前分解也可以利用非线性或其他增益过程对微弱的波前信息进行放大和波长转换，有助于提高探测效率；同时，空心的拉盖尔‑高斯模光束也更适合反射式望远镜获得的环状光斑，与实际应用贴合较好。

主权项

1.一种微弱信标信号畸变波前的高速探测装置，其特征在于：包括微弱信标信号接收装置(1)、光强放大和波长转换装置(2)、以拉盖尔‑高斯模式为正交基的波前分解装置(3)、拉盖尔‑高斯模式光的解调装置(4)、波前分量强度探测装置(5)、波前恢复装置(6)；所述微弱信标信号接收装置(1)包括收发望远镜(11)、聚焦准直透镜(12)，微弱信标返回的信号光通过收发望远镜(11)进入微弱信标信号接收装置(1)，通过聚焦准直透镜(12)对信号光实现缩束或聚焦，然后进入光强放大和波长转换装置(2)；所述光强放大和波长转换装置(2)包括泵浦光源(21)及聚焦准直透镜组(22)、耦合镜(23)、能够增大光强和转换波长的激光介质(24)、滤光片(25)，泵浦光由泵浦光源(21)发出，经聚焦准直透镜组(22)实现缩束或聚焦，通过耦合镜(23)与信号光一同进入激光介质(24)，在激光介质(24)中实现光强放大和波长转换，激光介质(24)的输出光通过滤光片(25)，滤出经过光强放大和波长转换后的信号光，进入以拉盖尔‑高斯模式为正交基的波前分解装置(3)；所述以拉盖尔‑高斯模式为正交基的波前分解装置(3)为一个全息光学元件，所述全息光学元件用于将入射的信号光分解成n束不同方向、不同阶数的拉盖尔‑高斯模式光，实现以拉盖尔‑高斯模式为正交基的波前分解；所述n束不同方向、不同阶数的拉盖尔‑高斯模式光进入拉盖尔‑高斯模式光的解调装置(4)，所述拉盖尔‑高斯模式光的解调装置(4)包括n个相位元件(41,42，…，4n)，n个相位元件(41,42，…，4n)用于将n束不同阶数的拉盖尔‑高斯模式光转换成具有实心光斑的基模光，实现拉盖尔‑高斯模式光的解调；所述波前分量强度探测装置(5)包括n个空间滤波器(5a1，5a2，…，5an)、n个光强探测器(5b1，5b2，…，5bn)，所述n个空间滤波器(5a1，5a2，…，5an)用于滤除基模光以外的杂散光，保证光强测量的准确，所述n个光强探测器(5b1，5b2，…，5bn)用于获得解调之后n束不同阶数拉盖尔‑高斯模式光的强度；所述波前恢复装置(6)包括计算机，通过计算机的计算，反推出初始信号光与n束不同阶数拉盖尔‑高斯模式光之间的强度比例，即得到n束不同阶数拉盖尔‑高斯模式光各阶的权重，接着对此前确定的n个作为波前分解基底的不同阶数的拉盖尔‑高斯模式进行叠加计算，即可恢复出信号光的波前信息。