一种基于光楔的激光耦合方法及系统与流程

本技术涉及激光耦合，特别涉及一种基于光楔的激光耦合方法及系统。

背景技术：

1、目前，激光技术在通信、光学测量、医疗等许多领域得到了广泛应用。为满足不同应用需求，通常需要获得稳定且强度可控的激光。受各种因素影响，单一激光器难以产生理想的激光输出，因此采用激光耦合的方式组合多个激光器输出已成为一种重要手段。

2、在现有激光耦合技术中，常采用光耦合器将两个或多个激光器的输出光进行聚合，获得强度更大、参数可调的耦合激光。但是，这种简单聚合会引入新的问题，主要表现在输出耦合激光的强度不稳定。原因在于，入射到耦合器的各激光自身参数变动较大，直接耦合后会引起输出光强度的波动。若耦合激光输出功率失稳，将严重影响后续的光学测量、通信等过程，降低其精度和效果。

3、在相关技术中，比如中国专利文献cn116027500a中提供了种基于旋转双光楔的激光功率控制方法，包括：双光楔模块将完成功率调整后的入射光束传输至激光耦合模块；激光耦合模块对调整后的入射光束进行耦合，并将耦合后的光束传输至激光光束取样模块；激光光束取样模块将耦合后的光束进行分光，将其中一路分光光束传输至反馈控制模块；反馈控制模块基于分光光束的功率控制双光楔模块对入射光束进行功率调整，直至分光光束的功率等于预设值。但是本技术采用了反馈控制来调整入射激光功率，但反馈信号来源是激光耦合后的光束取样。取样本身会引入误差，不能真实反映耦合激光的输出功率变化，从而导致本技术中的耦合激光功率稳定性有待进一步提高。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的耦合激光功率稳定性差的问题，本技术提供了一种基于光楔的激光耦合方法及系统，通过调节入射激光在光楔上的入射角来控制耦合激光的输出功率等技术，提高了耦合激光输出功率的稳定性。

3、2.技术方案

4、本技术的目的通过以下技术方案实现。

5、本说明书实施例的一个方面提供一种基于光楔的激光耦合方法，包括：接收入射激光，并根据通过调整光楔的转动角度调节入射激光的入射角；检测经过调节入射角后的入射激光的入射功率；接收经过调节入射角后的入射激光并进行耦合，生成耦合激光；检测耦合激光的输出功率；采用pid算法，根据入射功率和输出功率，生成驱动控制信号；根据生成的驱动控制信号调整光楔的转动角度。使用高精度的光纤取样器和光学滤波器，确保对入射激光进行准确的分光和滤波处理。采用高灵敏度的检测器，提高入射功率检测的灵敏度和分辨率。接收入射激光，并通过调整光楔的转动角度来调节入射激光在光楔上的入射角，从而调控入射到耦合器的入射激光的光强。在调节入射角之后，检测经调节的入射激光的入射功率。该步骤通过分光取样、数字信号处理等手段实现入射功率的准确测量。将调节入射角后的入射激光输入到光耦合器，进行耦合生成输出激光。检测生成的耦合激光的输出功率。该输出功率的测量作为反馈信号。根据测量得到的入射功率和输出功率，通过pid算法计算出控制光楔转动需要的驱动信号。该pid算法实现了闭环控制。根据pid算法计算出的控制信号，驱动光楔转动调节入射角，以调节输出功率达到稳定。本技术，实现了对输出耦合激光功率的准确控制，提高了输出功率的稳定性。

6、具体地，光楔置于入射激光光路之中，利用光楔的折射效应调节入射激光的角度。光楔的一端设有转动轴，与步进电机连接，由步进电机提供正反转动力。通过控制步进电机转动方向、转动步数和频率，驱动光楔按照不同角度转动。光楔转动一个最小步长角度后，入射激光在光楔上的入射点发生移动，从而改变入射角。

7、具体地，本技术中，光楔的转动由步进电机实现，步进电机的驱动受控于pid计算出的控制信号。设置光楔的初始转动角度为0度。根据反馈回来的入射功率和输出功率，由pid算法计算得到的控制信号来控制步进电机的正反转以及转动步数，从而驱动光楔转动到目标角度。确定光楔的转动范围为0至10度。超出该范围会导致耦合效率降低。pid算法输出的控制信号包含检查光楔当前转动角度的模块，当转动角度即将超出范围时给出报警。光楔转动的最小步长精度为0.01度。步进电机选择最小步角为0.01度的型号，以满足精度需求。设置光楔的转动角度计，实时检测和反馈光楔的当前转动角度，保证pid控制时对光楔角度的测量准确。采用封闭光路设计，避免光楔转动和调节过程中外界光线干扰入射激光的精准调控。

8、具体地，pid算法全称比例－积分-微分算法(proportion integrationdifferentiationalgorithm)，是一种广泛采用的线性控制算法。在本技术中，利用pid算法生成驱动控制信号的步骤：计算入射功率与设定目标功率的差值e(t)，作为误差值；pid控制器分别计算e(t)的比例、积分和微分项；加权叠加三项值，计算最终控制量u(t)；将u(t)作为步进电机的驱动控制量，驱动光楔转动达到最优入射角。不断重复上述过程，实时调节光楔角度，稳定耦合激光输出。

9、具体地，设置激光耦合模块，用于接收经过光楔调节入射角后的入射激光。激光耦合模块中设置有光栅耦合器，入射激光进入光栅耦合器进行耦合。光栅耦合器中设置有一对衍射光栅，入射激光被衍射光栅衍射并在光栅间进行多次反射，实现耦合放大。调节光栅的间距和倾斜角，可以控制衍射方向和耦合效率。光栅耦合器输出端设置滤光器，过滤除目标波长以外的光，输出耦合后的单色激光。

10、输出端设置集光透镜，将耦合激光聚焦输出。输出端连接功率检测模块，对耦合激光进行功率检测。检测结果反馈给pid控制系统，完成输出功率的闭环控制。可选设置相位校正模块，提高相干性和耦合效率。整个激光耦合系统工作在被控环境中，以保证输出功率稳定。

11、进一步地，检测经过调节入射角后的入射激光的入射功率，还包括如下步骤：通过光纤取样器对入射激光进行分光，光纤取样器的入口和入射激光相对设置；通过光纤取样器的出口输出分光后的入射激光；通过光学滤波器对从光纤取样器输出的分光后的入射激光进行滤波处理以去除噪声，光学滤波器的入口与光纤取样器的出口相连接；设置n个检测通道，各检测通道的入口与光学滤波器的出口相连接，n为正整数；通过数字信号处理器将n个检测通道的检测结果进行协同滤波处理，输出协同滤波处理后的入射功率。

12、其中，光纤取样器用于对入射激光进行分光和采样，可以采用：单模光纤取样器：适用于要求较高的波长选择性和光谱分辨率的应用。它可以提供较高的光谱纯度，从而有助于准确地检测入射激光的功率。多模光纤取样器：适用于对成本更加敏感、波长范围较宽的应用。然而，其光谱分辨率相对较低，可能会在一定程度上降低检测的精确性。光纤取样器的分光效率和耦合效率：分光效率指光纤取样器将入射光分离成不同通道的能力。耦合效率是指光纤取样器采集和输出入射光的能力，应确保这一过程的损耗尽可能小，以保持检测的准确性和稳定性。

13、光学滤波器的选择是为了对从光纤取样器输出的分光后的入射激光进行滤波处理，以去除噪声。在本技术中，光学滤波器可以采用：窄带滤波器具有狭窄的传输带宽，可选择性地透过特定波长的光，有助于在系统中选择感兴趣的入射激光波长，并减小非目标波长的干扰。可调谐滤波器允许用户根据需要调整滤波器的中心波长。这在需要实时适应不同波长的情况下可能是有益的。带通滤波器允许一定范围内的波长通过，而阻隔其他波长。这有助于进一步剔除非目标波长的光。低通滤波器透过低于截止频率的光，阻隔高于截止频率的光。这对于消除高频噪声可能是有效的。高通滤波器透过高于截止频率的光，阻隔低于截止频率的光。这有助于过滤掉低频噪声。滤波器的带宽应根据系统的需求和入射激光的特性来选择。较窄的带宽有助于提高光谱分辨率，但可能会导致信号强度下降。

14、检测通道是用于接收、处理和分析入射激光的光学信号的通道。每个检测通道负责接收从光纤取样器输出的分光后的入射激光信号。检测通道包含光学元件、光电二极管(photo diode)、光电探测器等，用于将光信号转换为电信号。光电二极管或光电探测器是检测通道的核心组件，负责将入射激光的光信号转换为电信号。这些探测器通常具有高灵敏度，以确保对弱光信号的有效检测。检测通道可能包含信号放大器，用于放大光电二极管或光电探测器输出的电信号。放大器的作用是增强信号强度，以提高数字信号处理器对光信号的灵敏度。每个检测通道可能配备滤波器，用于进一步滤除非目标波长的光，以减小噪声和提高信噪比。这些滤波器可以是硬件滤波器或数字滤波器，视系统的要求而定。每个检测通道的输出将连接到数字信号处理器，用于采集、处理和分析检测通道的信号。数字信号处理器可能包括协同滤波算法，将n个通道的信号协同处理，以提高系统的稳定性和抗噪性。设置n个检测通道，其中n是正整数。通过多通道配置，系统可以同时检测多个波长或多个光学通道的信息，增加系统的灵活性和适用性。检测通道的输出将用于实时反馈控制系统，根据检测到的光功率信息调整光学元件的角度，以保持稳定的入射功率。

15、进一步的，n为大于等于2的偶数。设置多个冗余检测通道数n，进行多路检测，是实现协同滤波以提高检测精度和抗干扰能力的基础。其中，设置n为偶数可以使得在协同滤波算法中采用分组滤波的方式，将n个检测通道分成两个子组，每个子组内进行滤波处理，并对两个子组的滤波结果进行组合。这种分组滤波方式可以提高滤波运算的并行化，增强实时性能。n设置为大于等于2，是进行协同滤波最基本的检测通道数量。仅有单一通道无法实现协同滤波。n设置为偶数，可以方便进行通道两两校验，实现更可靠的错误检测和容错。n设置为大于等于2的偶数，可以实现至少两两通道协同滤波。通常n设置为4到8之间，既保证冗余度又考虑成本。

16、进一步地，通过数字信号处理器将n个检测通道的检测结果进行协同滤波，还包括如下步骤：计算各检测通道在时刻t的信噪比snr(t)，其中，信噪比snr(t)为各检测通道在时刻t的输出信号的平均幅值与标准偏差的比值；根据计算获得的时刻t的信噪比snr(t)，设置各检测通道时刻t的权重系数w(t)；在时刻t的协同滤波处理中，将上一时刻t-1的协同滤波处理得到的输出结果output(t-1)与各检测通道在当前时刻t的检测结果input(t)进行组合，利用组合结果校正各检测通道在时刻t的检测结果input(t)；按设置的时刻t的权重系数w(t)对校正后的各检测通道在时刻t的检测结果input(t)进行加权平均，输出时刻t的协同滤波处理后的入射功率输出结果output(t)。

17、具体地，对于每个检测通道，计算在时刻t的信噪比snr(t)。这通过将输出信号的平均幅值除以标准偏差来实现。基于计算获得的信噪比snr(t)，为每个检测通道在时刻t设置相应的权重系数w(t)。通常，信噪比较高的通道在协同滤波中应具有较高的权重。在时刻t的协同滤波处理中，将上一时刻t-1的协同滤波处理结果output(t-1)与各检测通道在当前时刻t的检测结果input(t)进行组合。这可以是简单的加权平均或其他组合方式，具体取决于系统的要求和算法设计。利用组合结果，校正各检测通道在时刻t的检测结果input(t)。这一步骤的目的是通过协同处理结果对各通道的检测进行更准确的修正。按照设置的权重系数w(t)，对校正后的各检测通道在时刻t的检测结果input(t)进行加权平均。输出时刻t的协同滤波处理后的入射功率结果output(t)。这是系统对各通道检测结果的综合和修正，以获得更稳定和准确的入射功率信息。通过这种协同滤波的方法，系统可以更灵活地根据各通道的信噪比调整权重，从而有效地抑制噪声，提高系统的稳定性和准确性。

18、更具体地，input(t)表示各个检测通道在时刻t的检测结果，每个检测通道包括光电检测器和模拟数字转换器(adc)。光电检测器检测来自相应光学滤波器输出的入射光信号，转换为模拟电信号。adc对模拟电信号进行采样和数字化，输出数字化后的检测值。该数字化检测值为该检测通道在时刻t的检测输入input(t)。output(t)表示时刻t的协同滤波输出结果，将各检测通道的检测输入input(t)传递给数字信号处理器(dsp)。dsp按照协同滤波算法，利用上一时刻的输出output(t-1)对input(t)进行滤波校正。经滤波校正后的input(t)进行加权平均，输出时刻t的协同滤波结果output(t)。在协同滤波算法中，针对各个检测通道设置权重系数w(t)，计算各检测通道在时刻t的信噪比snr(t)，反映检测通道的检测精度。将每个检测通道的snr(t)映射到0-1的一个值，作为该通道的权重系数w(t)。映射函数选择为：当snr在一定范围内时，w(t)线性映射；当snr超出该范围时，w(t)趋于一个常数。权重系数w(t)写入数字信号处理器的寄存器中。dsp根据寄存器中的w(t)值，对各通道的检测结果进行加权组合。对每个检测通道，提取该通道在时刻t的数字化输出信号x(t)。

19、更具体地，计算信号x(t)在时刻t附近一小段时间内的平均幅值a(t)。a(t)＝(σ|x(t)|)/n，其中n为取样点数。计算信号x(t)在上述小段时间内的标准偏差σ(t)。σ(t)＝sqrt(σ[x(t)-a(t)]^2/n)，计算时刻t的信噪比：snr(t)＝a(t)/σ(t)，通过提取信号的平均幅值和标准偏差，求出其比值作为该时刻的信噪比snr(t)，反映信号的精度。

20、更具体地，每个检测通道包含photo diode、前置放大器、模数转换器等部件。在时刻t，模数转换器输出检测通道的数字化信号。取该数字信号在一定时间窗内的多个采样值，经模数转换后一般遵循正态分布。计算这一时间窗内数字化信号采样值的平均幅值a，表示信号的平均强度。计算这一时间窗内数字化信号采样值的标准偏差σ，表示信号的噪声强度。将平均幅值a与标准偏差σ的比值定义为该检测通道在时刻t的信噪比snr(t)。snr反映该通道的信号比噪声强度，snr越大表示信号相对噪声越强。统计各通道的snr，即可判断各通道信号质量和检测性能。snr还可用于协同滤波算法中确定各通道的权重系数。

21、更具体地，协同滤波需要对各检测通道进行加权叠加。权重系数反映了各通道信号质量的优劣。snr高的通道应具有更高的权重。根据各通道计算得到的snr(t)，可以设置对应时刻t的权重系数w(t)。权重系数w(t)与snr(t)可以采用线性正相关的关系，snr越高，w越大。也可以设置一个snr阈值，snr高于阈值的通道设置较高权重，低于阈值的设置较低权重。权重系数还需要进行归一化处理，使各通道权重系数之和等于1。权重系数w(t)可以在协同滤波中与各通道信号乘积实现通道的加权叠加。权重系数的设置需要综合考虑通道snr、enable disable等多项因素。权重系数可以在系统初始化时预设，也可以在运行时动态调整。

22、更具体地，在前面的处理中，对各检测通道在时刻t的检测结果input(t)进行了校正，去除了异常误差。计算得到各通道的权重系数w(t)，权重系数越大表示通道质量越好。对经校正的检测结果input(t)，与对应通道的权重系数w(t)进行乘积操作。将各通道的乘积结果进行求和，即对输入检测值进行加权叠加。将叠加求和结果除以各通道权重系数的总和，进行归一化。即实现了对各通道检测值的加权平均运算。加权平均能够减小质量较差通道的影响，发挥质量较好通道的作用。最终输出时刻t的协同滤波结果output(t)，即为经过权重校正的检测值平均。输出结果相比单一通道检测增强了检测精度和抗干扰性。

23、进一步地，利用数字信号处理器，对每个检测通道计算在当前时刻t的检测结果input(t)和上一时刻t-1的检测结果input(t-1)之间的差分值diff(t)。将各检测通道计算得到的差分值diff(t)分别与预设的差分阈值th进行比较。差分值反映了检测结果在相邻时刻的变化，而阈值用于判断变化是否显著。当检测通道的差分值diff(t)大于预设阈值th时，表示检测结果发生显著变化。此时，将对应的检测通道的当前检测结果input(t)与上一协同滤波输出结果output(t-1)作为级联滤波器的输入信号。将级联滤波器应用于输入信号，经过滤波处理后获得输出结果output'(t)。级联滤波器可以采用不同的滤波算法，例如低通滤波器，以平滑输入信号并去除高频噪声。将级联滤波器的输出结果output'(t)作为对应的检测通道在时刻t的校正结果。这个结果将被用于协同滤波处理，以提高系统对变化的适应能力。通过引入级联滤波器，系统可以在检测通道发生显著变化时，根据滤波处理结果对检测结果进行校正，以确保系统对动态变化的及时响应，同时保持对稳态变化的平稳滤波。这种策略有助于更好地适应实际环境中的变化，提高系统的鲁棒性。

24、具体地，数字信号处理器(dsp)用于计算每个检测通道在当前时刻t的检测结果input(t)和上一时刻t-1的检测结果input(t-1)之间的差分值diff(t)。在本技术中，可以采用：差分运算器，dsp可以使用差分运算器来执行简单的减法运算，计算当前时刻的输入与上一时刻的输入之间的差分，dsp可以使用数字微分运算的方法，比如差分运算或微分器的方法，对信号进行微分操作，从而得到两个时刻之间的变化。差分方程是一种描述离散系统动态行为的数学工具。dsp可以通过差分方程的形式来计算当前时刻和上一时刻之间的差分。dsp可以采用滑动窗口的方法，维护一个窗口内的数据，计算窗口内相邻时刻的变化。fir滤波器可以用于计算两个时刻之间的差分。数字微处理器(digital microprocessor)。

25、具体的，对每个检测通道，在当前时刻t获得其检测结果input(t)，并与该检测通道上一时刻t-1的检测结果input(t-1)进行比较，其数值上的差异就是差分值diff(t)，表示该检测通道在相邻两个采样时刻之间的检测值变化量。具体来说，差分值diff(t)的计算公式为：diff(t)＝input(t)-input(t-1)，这里，input(t)和input(t-1)分别表示该检测通道在当前时刻t和上一时刻t-1的检测值。差分值diff(t)反映了检测通道在相邻时刻之间检测值的变化情况。

26、具体地，预先收集各检测通道在正常工作条件下多组时刻t和t-1的检测数据，计算这些正常工作数据对应的差分值，其均值设为μ，标准差设为σ；将差分阈值th预设为：th＝μ+3σ，当检测通道的差分值diff(t)大于预设阈值th时，判定该检测通道在时刻t受到突发干扰。“突发干扰”是指检测通道在极短时间内检测值发生的瞬态变化，其时间持续范围小于预设时间阈值，且幅值变化超过预设幅值阈值的噪声干扰。这种突发干扰往往对检测结果准确性造成负面影响。

27、具体地，当检测通道的差分值diff(t)大于预设阈值th时，判定该检测通道在时刻t受到突发干扰，则对该检测通道采用级联滤波器进行校正，所述级联滤波器包含两个连接的一阶低通滤波器，第一个一阶低通滤波器的输入端接所述检测通道的当前检测结果input(t)，第二个一阶低通滤波器的输入端接上一协同滤波输出结果output(t-1)；两个一阶低通滤波器的输出连接一个加法节点；该加法节点的输出作为级联滤波器的输出结果output'(t)，即为对应的检测通道在时刻t的校正结果。两个低通滤波器的参数分别配置为不同的截止频率，其中第一个低通滤波器用于抑制高频的随机噪声，第二个低通滤波器用于保留低频的有效信号。

28、进一步地，入射角包含水平方向的角度和垂直方向的角度。具体地，两维调节入射角可以实现更精确和全面的功率控制。仅调节单一方向的角度控制精度和范围有限。水平和垂直方向角度可形成两组独立控制自由度，扩大控制的动态范围，满足更广泛的输出功率要求。考虑两个方向的角度调节也更符合光学本质，可以获得更好的耦合和转换效率。两维调节方式灵活性更高，可以根据具体需要选择单独或组合调节两个方向的角度。采用二维调节，有利于获得较低的静态误差和更优的动态响应特性。两维调节还提供了一定的容错性，单方向调节失效时，仍可利用另一方向调节。

29、进一步地，经过调节入射角后的入射激光被输入到光耦合器中。这可以通过光学元件或调整入射角度的装置来实现，确保激光以适当的方式进入光耦合器。在光耦合器内部设置光栅结构，该结构用于调制入射激光的相位。光栅结构可以是具有特定周期的光栅，用于引入光程差，从而影响激光的相位。通过光栅结构调制入射激光的相位。这可以通过改变光栅的折射率、周期或方向来实现。相位调制的目的是引入一定的光程差，使得耦合激光具有特定的相位特性。检测耦合激光的输出功率。这可以通过在光耦合器输出端使用光功率检测器来实现。输出功率的变化反映了光栅结构对入射激光相位的调制效果。当检测到的输出功率低于预设阈值时，启动反馈控制。这可能表明光栅结构的调制效果不足以产生足够的输出功率。控制光栅结构，改变入射激光的相位。这可以通过调整光栅的参数，例如折射率、周期或方向来实现。目的是使入射到光耦合器的激光的相位呈随机分布。反复进行输出功率检测和相位调整，直到检测到的输出功率达到或超过预设阈值。这确保生成的耦合激光的输出功率保持在稳定水平，并且相位满足要求。通过这种反馈控制机制，系统可以实现对生成的耦合激光输出的实时调整，以保持稳定的输出功率。

30、进一步地，在光耦合器内部设置两个光栅结构。每个光栅都包含一组驱动装置。这些光栅的作用是在水平和垂直方向上调制入射激光的相位。每个光栅结构包含一组驱动装置，用于控制光栅在水平或垂直方向上的移动。一个光栅的驱动装置驱动光栅在水平方向上移动，而另一个光栅的驱动装置驱动光栅在垂直方向上移动。这两个光栅的驱动方向相互垂直。进行输出功率的检测，以监测耦合激光的输出功率。当检测到输出功率低于预设阈值时，触发相应的调整措施。在检测到输出功率低于阈值时，启动驱动装置。按照预设的时间和步长，交替沿水平方向和垂直方向驱动两个光栅运动。这个交替的运动导致两个光栅对入射激光的衍射方向发生变化。通过改变两个光栅对入射激光的衍射方向，使得入射到激光耦合器的入射激光的初始相位和衍射后相位的差值连续变化。这样的变化导致相位呈随机分布，使得输出的耦合激光在相位上表现出随机性。通过定期交替调整两个光栅的衍射方向，确保入射到激光耦合器的激光的相位差值连续变化，并最终呈现出随机分布的特性。通过光栅结构的动态调整，改变入射激光的相位，从而实现输出激光相位的随机分布。

31、具体地，光耦合器扮演了生成耦合激光的关键角色。光耦合器是一种光学器件，用于将入射的光束从一个光学波导(或光纤)传输到另一个，允许光信号在光学系统中进行耦合、分离、复用或调制。在本技术中，光耦合器，可以采用：光纤耦合器可以用于将光束从一个光纤传输到另一个。它们能够有效地将光能从一个光纤耦合到另一个光纤中。波导耦合器用于在光波导之间传输光束。它们可以是平面波导、光子晶体波导或其他类型的波导结构。光栅耦合器利用光栅结构将光束从一个波导传输到另一个。通过光栅的特定结构和参数，可以控制和调节入射光的传输和耦合特性。微环耦合器是一种通过微环的几何结构实现光学传输和耦合的装置。微环的特殊结构能够实现光的传输和耦合。偏振耦合器将不同偏振的光进行耦合。这种耦合器可以根据入射光的偏振状态将光能从一个波导传输到另一个波导。光机械耦合器利用微机械系统(mems)或其他机械结构来调节光束的传输方向和耦合效率。

32、具体地，当检测到输出功率低于阈值时，控制光栅结构改变入射激光的相位，使入射到光耦合器的入射激光的相位呈随机分布状态，即入射激光的相位变化没有固定模式，呈现出随机的无序变化。“随机分布”表示入射激光的相位在一个相位范围内，以一种随机的、无固定模式的方式进行变化。相位值没有集中在某一个点，而是均匀分散在整个相位范围内。

33、具体地，当检测到输出功率低于阈值时，驱动装置按预设的时间间隔δt和预设的步长δd，交替沿水平方向和垂直方向驱动两个光栅运动，沿水平方向驱动第一个光栅按步长δd进行运动，驱动时间间隔为δt；沿垂直方向驱动第二个光栅按步长δd进行运动，驱动时间间隔为δt；重复，交替变化两个光栅的位置；其中，本技术中优选的时间间隔δt设定为0.1秒；步长δd设定为光栅衍射光斑移动半个周期时对应的光栅位移量。通过上述交替驱动两个光栅的方式，改变两个光栅对入射激光的衍射方向，从而使入射到耦合器的入射激光的相位呈随机分布。

34、进一步地，驱动装置为压电陶瓷驱动装置。压电陶瓷具有响应速度快的优点，可以实现对光栅的高速精确驱动。压电陶瓷可提供较大的驱动力，满足移动和调控光栅的需求。压电陶瓷无磁场干扰，适合与精密光学装置集成，避免光栅受干扰。压电陶瓷可实现精确的微小位移控制，有利于精细调节光栅衍射角。

35、本说明书实施例的另一个方面还提供一种基于本技术的基于光楔的激光耦合方法的系统，包括：第一光楔模块，用于接收入射激光，并通过调整转动角度来调整入射激光在水平方向上的入射角；第二光楔模块，用于接收入射激光，并通过调整转动角度来调整入射激光在垂直方向上的入射角；第一功率检测模块，用于检测经过第一光楔模块和第二光楔模块调整入射角后的入射激光的入射功率；激光耦合模块，接收经第一光楔模块和第二光楔模块调整后的入射激光进行耦合，生成耦合激光；第二功率检测模块，用于检测耦合激光的输出功率；控制模块，用于采用pid算法，根据入射功率和输出功率，生成驱动控制信号；驱动模块，接收驱动控制信号，并根据接收的驱动控制信号分别调整第一光楔模块和第二光楔模块的转动角度。

36、其中，第一光楔模块和第二光楔模块通过调整转动角度分别实现入射激光在水平和垂直方向上的入射角度的调整。第一功率检测模块检测调整入射角后的入射激光的入射功率。第二功率检测模块检测耦合激光的输出功率。调整后的入射激光经过激光耦合模块进行耦合，生成耦合激光。控制模块采用pid算法，根据入射功率和输出功率生成驱动控制信号。驱动模块根据驱动控制信号分别调整第一光楔模块和第二光楔模块的转动角度。

37、3.有益效果

38、相比于现有技术，本技术的优点在于：

39、(1)通过采用光楔调节入射激光入射角和闭环pid控制的方式，可以实时调节并稳定耦合激光的输出功率，提高了输出功率的稳定性；

40、(2)采用分光取样、数字信号处理和多路检测的方式实现对入射激光功率的准确测试，为后续的pid闭环控制提供了准确的反馈输入量，提高了控制的精度；

41、(3)设置光栅结构实时调制入射激光的相位，在检测到输出功率过低时启用该机制，可以快速优化耦合激光的输出功率，避免输出功率持续低于阈值，提高了系统的自适应能力，从而提高了耦合激光输出功率的稳定性。