一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，包括以下步骤：将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光，4束光分光过程中，保证相互之间的光程差大于自身的相干长度，使其互不相干；利用1/2波片调节每束光的振动方向；在目标处4束光相互叠加。本发明所述的能量可调偏振态可调分光发射技术方案，采用1/2波片偏振分光棱镜组合，通过破坏出射光束时间相干性破坏激光空间相干性，实现了抑制照明光场湍流闪烁和散斑现象的目地，采用1/2波片增加照明光场偏振多样性，进一步抑制了散斑造成的光场不均匀性。
【专利说明】一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光远场应用【技术领域】，具体涉及一种用于抑制激光远场光斑湍流闪 烁及散斑的方法。
【背景技术】
[0002] 在激光远场应用中，远场光场能量的均匀性非常重要，例如：在激光照明主动成像 应用中，如果照明激光能够均匀照明目标区域，对于整个成像系统的图像对比度、分辨率和 清晰对都有极大的提升；在激光通信应用中，如果到靶激光能量均匀稳定，可以极大的减小 系统误码率，从而提升系统效率；在激光雷达应用中，主动发射光斑能量均匀性对暗目标、 小目标的探测识别都有着重要意义。
[0003] 由于激光经大气传输过程中，由于大气温度场随机变化，传输路径上的折射率随 机起伏，导致传输光线随机偏折并干涉，最终到达目标光场的能量随机起伏，受到湍流闪烁 的影响；随后与目标粗糙表面作用，由于粗糙表面高度随机起伏，导致光线再次发生随机偏 折并相干，受到散斑现象的影响，最终远场光斑能量不均匀分布。
[0004] 湍流闪烁及散斑现象对远场光斑能量均匀性的影响，再激光远场应用中通常利用 自适应光学系统进行抑制和精确校正，但是其造价十分昂贵，不适合低成本系统使用，而且 对于远场光斑波前要求不高的应用，也不需要精确校正。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决激光经湍流大气传输和粗糙表面反射后，远场光斑能量不均匀的 问题，提出一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法：利用光束间光程差破坏传 输激光空间相干性，利用光束间不同偏振态增加远场光斑偏振多样性，从而到达抑制湍流 闪烁和散斑现象的作用，具体方法通过搭建能量可调偏振态可调的分光系统实现。
[0006] 能量可调偏振态可调分光发射系统包括激光器、消相干多光束分光系统、偏振态 调节系统。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，包括以下步骤：
[0009] 将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光，4束光分光过程中，保证相互之间 的光程差大于自身的相干长度，使其互不相干；
[0010] 利用1/2波片调节每束光的振动方向；
[0011] 在目标处4束光相互叠加。
[0012] 在上述技术方案中，将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光的具体步骤包 括：
[0013] 激光器出射光经过1号1/2波片传输，调整1号1/2波片令出其光轴与X方向夹角 θ1λ，经过1号1/2波片后线偏振光振动方向与X方向夹角为G1，其中θ1λ和Θ1满足：
[0014] 1Λ 2
【权利要求】
1. 一种用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，其特征在于，包括以下步骤： 将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光，4束光分光过程中，保证相互之间的光 程差大于自身的相干长度，使其互不相干； 利用1/2波片调节每束光的振动方向； 在目标处4束光相互叠加。
2. 根据权利要求1所述的用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，其特征在 于，将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光的具体步骤包括： 激光器出射光经过1号1/2波片传输，调整1号1/2波片令出其光轴与x方向夹角 经过1号1/2波片后线偏振光振动方向与x方向夹角为，其中01；1和0 1满足：
出射激光光轴振动方向沿波片光轴顺时针旋转2X0 1S，01S = ( 0 - 0i)/2,此时线偏 振光x方向能量为Elx，竖直y方向能量为Ely=Esin(9D;激光束经过偏振分光晶体分光， 反射光为x方向振动分量，能量为Elx;透射光为y方向振动分量，能量为E2=Ely。
3. 根据权利要求2所述的用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，其特征在 于，将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光的具体步骤还继续包括： 透射光束经过2号1/2波片，波片光轴与x方向夹角0 2x，经过2号1/2波片后线偏振 光振动方向与x方向夹角为02，其中02；1和0 ^满足：
出射光束振动方向顺时针旋转2X02S，02S= (90° -0 2)/2,此时线偏振光x方向能 量为E2x，竖直y方向能量为：
激光束经过偏振分光晶体分光，反射光为x方向振动分量，能量为E2x;透射光为y方向 振动分量，能量为E3=E2y。
4. 根据权利要求3所述的用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，其特征在 于，将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光的具体步骤还继续包括： 透射光束经过3号1/2波片，波片光轴与x方向夹角0 3X，经过3号1/2波片后线偏振 光振动方向与x方向夹角为03，其中03；1和0 3满足：
出射光束振动方向顺时针旋转2X03S，03S= (90° -0 3)/2,此时线偏振光x方向能 量为E3x，竖直y方向能量为：
激光束经过偏振分光晶体分光，反射光为x方向振动分量，能量为E3x;透射光为y方向 振动分量，能量为E3y。
5.根据权利要求4所述的用于抑制激光远场光斑湍流闪烁及散斑的方法，其特征在 于，将入射激光分为能量可调的4束同偏振态激光的具体步骤还继续包括： 透射光束经过4号1/2波片，波片光轴与x方向夹角45°，经过4号1/2波片后线偏 振光振动方向与x方向夹角为0°，出射光束振动方向顺时针旋转2X45°，此时线偏振光 x方向能量为E4x=E3y，竖直y方向能量为0 ; 第2、3和4束出射光经过5、6和7号1/2波片传输，振动方向再次转动，5、6和7号 1/2波片光轴与x方向夹角分别为05S= (0° -a)/2、0 6S= (0° -|3)/2和07S = (0° -y)/2,出射光振动方向与x方向夹角分别为a、0和丫 ； 最终得到了满足要求的4束激光束。
【文档编号】G02B27/48GK104483758SQ201410797006
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】田玉珍, 王挺峰, 王锐, 孙涛, 郭劲 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所