基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法及装置

本发明主要涉及到激光扫描，尤其是一种基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法及装置。

背景技术：

1、随着激光雷达在高精度、成像识别等方面展现出的独特优势，激光雷达系统在目标探测、环境检测、激光测距等领域展现出广阔的应用前景，但也随之对激光雷达的作用距离提出高性能的要求，比如：更高的激光功率、更广的扫描范围、更快的扫描速度。

2、激光相控阵因其输出功率高、光束质量好，在当前的需求牵引下其技术突破不断加快。激光相控阵雷达系统通过在每个阵元加载不同的相移量实现光束的空间扫描，再通过一定的相位调控能够进一步提升主瓣能量，提升探测精度。在光纤激光相控阵中，各子孔径的激光频率是一致的，通过改变子孔径的活塞相位分布，能够实现期望的光束偏转、焦点调控。由于子孔径的光学路径不同，相位噪声也存在差异。因此，在施加期望相位分布之前，还需要对激光阵列的子孔径之间的相位差进行控制。另外，激光相控阵雷达的波束指向随距离方向是不变的，不具备距离依赖性，在某些探测、杂波抑制等应用中具有一定的局限性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题，本发明提出一种基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法及装置。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，利用参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光，实现同一时刻在目标区域不同位置的多光束扫描，其中光纤激光阵列是由多个子光束按照阵列排布而成，所述、所述参考光的频率与光纤激光阵列任一子光束的频率均不相同，所述光纤激光阵列分为多个子阵列，各子阵列之间的频率不同。具体地对目标区域的扫描路径不限，可以任意定制。

4、进一步地，所述光纤激光阵列为正方形或者长方形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈正方形或者长方形阵列排布，所述光纤激光阵列中每一列子光束为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，相邻子阵列之间的频率增量为δf。具体地对目标区域的扫描路径不限，可以是从上至下或者从下至上，也可以任意定制。在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

5、进一步地，所述光纤激光阵列为正方形或者长方形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈正方形或者长方形阵列排布，光纤激光阵列中每一行子光束为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，相邻子阵列之间的频率增量为δf。具体地对目标区域的扫描路径不限，可以是从左至右或者从右至左，也可以任意定制。在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

6、进一步地，所述光纤激光阵列为环形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈环形阵列排布，设置扫描方式为从内至外或者从外至内，光纤激光阵列中在同一环的子光束作为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，由内至外相邻子阵列之间的频率增量为δf。具体地对目标区域的扫描路径不限，可以是从内至外或者从外至内，也可以任意定制。在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

7、进一步地，在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

8、另一方面，本发明提供一种基于光纤激光阵列的频控阵扫描装置，包括：

9、参考光束以及光纤激光阵列产生单元，用于输出参考光束和光纤激光阵列，其中光纤激光阵列是由多个子光束按照阵列排布而成，所述、所述参考光的频率与光纤激光阵列任一子光束的频率均不相同，所述光纤激光阵列分为多个子阵列，各子阵列之间的频率不同；

10、干涉扫描单元，用于利用参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光，实现同一时刻在目标区域不同位置的多光束扫描。

11、进一步地，还包括相位控制单元，相位控制单元在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

12、激光频控阵雷达用于本发明提供的方法，通过在子阵元中加载频率增量可实现光束的快速扫描，能够突破传统相控阵雷达不能控制波束距离指向的难题，在探测精度、探测深度上具备更大的优势，满足更多的应用需求。

技术特征：

1.基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，利用参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光，实现同一时刻在目标区域不同位置的多光束扫描，其中光纤激光阵列是由多个子光束按照阵列排布而成，所述、所述参考光的频率与光纤激光阵列任一子光束的频率均不相同，所述光纤激光阵列分为多个子阵列，各子阵列之间的频率不同。

2.根据权利要求1所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，所述光纤激光阵列为正方形或者长方形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈正方形或者长方形阵列排布，光纤激光阵列中每一列子光束为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，相邻子阵列之间的频率增量为δf。

3.根据权利要求1所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，所述光纤激光阵列为正方形或者长方形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈正方形或者长方形阵列排布，光纤激光阵列中每一行子光束为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，相邻子阵列之间的频率增量为δf。

4.根据权利要求1所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，所述光纤激光阵列为环形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈环形阵列排布，光纤激光阵列中在同一环的子光束作为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，由内至外相邻子阵列之间的频率增量为δf。

5.根据权利要求2或3或4所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

6.根据权利要求2或3或4所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法，其特征在于，通过对光纤激光阵列中各路子光束进行相位控制使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性，方法包括：

7.基于光纤激光阵列的频控阵扫描装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描装置，其特征在于，所述光纤激光阵列为正方形或者长方形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈正方形或者长方形阵列排布；

9.根据权利要求7所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描装置，其特征在于，所述光纤激光阵列为环形光纤激光阵列，所述光纤激光阵列中的子光束呈环形阵列排布，光纤激光阵列中在同一环的子光束作为一个子阵列，同一子阵列中的各子光束的频率相同，由内至外相邻子阵列之间的频率增量为δf。

10.根据权利要求7或8或9所述的基于光纤激光阵列的频控阵扫描装置，其特征在于，还包括相位控制单元，相位控制单元在不同时刻通过对光纤激光阵列进行相位控制，对相邻子阵列附加不同的频率差，使得参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光班具有快速、连续扫描特性。

技术总结
本发明提出一种基于光纤激光阵列的频控阵扫描方法及装置，利用参考光束与光纤激光阵列中各子光束干涉后产生的干涉光，实现同一时刻在目标区域不同位置的多光束扫描，其中光纤激光阵列是由多个子光束按照阵列排布而成，所述、所述参考光的频率与光纤激光阵列任一子光束的频率均不相同，所述光纤激光阵列分为多个子阵列，各子阵列之间的频率不同。本发明激光频控阵雷达通过在子阵元中加载频率增量可实现光束的快速扫描，能够突破传统相控阵雷达不能控制波束距离指向的难题，在探测精度、探测深度上具备更大的优势，满足更多的应用需求。

技术研发人员：张雨秋,常洪祥,殳博王,唐仕晴,冷进勇,粟荣涛,吴坚,李俊,周朴
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10