一种基于光梯的提高激光远场光斑均匀性的方法

摘要

本发明涉及一种基于光梯的提高激光远场光斑均匀性的方法，其步骤包括：用光梯将具有一定线宽的激光分成多束，该光梯具有多个子孔径，使子孔径间最短波长光束相位差和最长波长光束相位差之差大于等于2π；光束通过发射系统发射后经大气路径传输，子孔径间相同波长光束在目标处相干叠加，不同波长光束在目标处的相干叠加光斑强弱互补并进行非相干叠加，实现抑制湍流闪烁现象、提高激光远场光斑均匀性的目的。本发明克服了单台激光器远场光斑不均匀的缺点，同时结构简单，克服了传统多光束系统中结构复杂、伺服控制和共轴困难的缺点。本发明可应用于激光照明成像、光通信、激光雷达等领域。

主权项

一种基于光梯的提高激光远场光斑均匀性的方法，其特征在于实现步骤如下：(1)利用光梯将具有一定线宽的激光器输出的激光分成多束，该光梯具有多个子孔径，使子孔径间的最短波长光束相位差和最长波长光束相位差之差大于等于2π；(2)光束通过发射系统发射后经大气路径传输，子孔径间相同波长光束在目标处相干叠加，不同波长光束在目标处的相干叠加光斑强弱互补并进行非相干叠加，实现抑制湍流闪烁现象、提高激光远场光斑均匀性的目的。所述步骤(2)具体流程如下：(2.1)子孔径间相同波长光束在目标处相干叠加，光强分布为：$I\left(P\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{E}_m^2\left(P\right)+\underset{m=1}{\overset{M-1}{\Sigma }}\underset{n=m+1}{\overset{M}{\Sigma }}2\left|E_m\left(P\right)\right|\left|E_n\left(P\right)\right|{\mathrm{cos\delta }}_{mn}\left(P\right)---\left(1\right)$其中M是光梯子孔径数目，E_m(P)和E_m(P)分别是第m和第n个子孔径光束在目标平面P点的光场，δ_mn(P)是第m和第n个子孔径光束在目标平面P点的相位差，是第m和第n个子孔径光束初始相位差，k是光束波数，ΔL_mn(P)是无光梯时第m和第n个子孔径光束在目标平面P点的光程差，n₂是光梯折射率，Δl_mn是光梯第m和第n个子孔径厚度差；(2.2)不同波长光束在目标处的相干叠加光斑强弱互补并进行非相干叠加，光强分布为：式中I是光束在目标处的光斑强度，k₀是激光中心波数，Δk是波数宽度，是第m个子孔径在目标平面的光强分布，基于光梯的远场光斑分布等价于多孔径光源非相干合成光斑分布。