《Optics & Laser Technology》：Active tip/tilt aberration compensation technique for fiber laser array based on optical window feedback
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提出基于光学窗口反馈的主动偏转畸变补偿技术，通过反射少量激光信号实时控制光纤激光阵列各通道的偏转，解决多通道系统控制带宽受限问题，实验验证19通道系统光斑重合度优异。
马彦星|罗根|熊明轩|王林坤|于向荣|苏荣涛|周普|司磊
中国国防科技大学高级跨学科研究学院，长沙410073
摘要
在光纤激光阵列的合束系统中，通常需要保持所有光束平行。本文提出了一种基于光窗反馈的主动倾斜/偏移像差补偿技术。在光纤激光阵列的出口处放置一个高透射率的光窗作为光采样器，使大部分激光透过，只有一小部分激光被反射回来。反射的激光沿原光路返回光纤，并用作控制信号，以确保所有光束都与光窗垂直。通过这种方式，所有光束将保持平行。通过实施这种并行控制策略，系统的控制速度更快，且受光束数量的影响较小。在光路中，除了光窗之外的所有设备都可以使用光纤器件，使得系统更加紧凑和稳定。最后，使用上述技术对19通道光纤激光阵列进行了倾斜/偏移像差补偿实验。实验中使用了凸透镜来聚焦光束阵列，焦平面上的光斑几乎重合，表明所有光束都保持平行。
引言
光纤激光阵列的合束被认为是获得高功率激光的重要方法[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。在合束系统中，通常需要保持所有光束平行。然而，由于机械振动、温度波动等因素引起的倾斜/偏移像差，光束无法很好地保持平行，这降低了合束效率[3]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。
本文提出了一种主动倾斜/偏移像差补偿技术，以保持光束平行并实现良好的合束效果。图1展示了一个通用方案。单独的光纤激光器在合束器中被组合成光束阵列。为了使组合后的光束阵列保持稳定的平行状态，用于校正倾斜/偏移像差的光学器件通常集成在合束器中，例如快速转向镜[1]、[11]、[12]、[13]、空间光调制器[14]、[15]以及自适应光纤准直器（AFOC）[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。从合束器输出的光束被分束器分成两部分，大部分被反射，小部分被透射。透射的光束通过透镜聚焦，位于焦平面上的光电探测器（或CCD相机）用于检测聚焦光斑的重合情况。然后，聚焦光斑的强度或分布信息被发送到信号处理器，处理器运行算法并生成倾斜/偏移像差补偿的控制信号。由于该方案原理简单，已被广泛使用。然而，随着光束数量的增加，上述方案的控制带宽会降低，这限制了其在大量光束合束中的应用。因此，人们正在不断探索控制速度更快的新技术解决方案[22]、[23]、[24]。
本文提出了一种基于光窗反馈的主动倾斜/偏移像差补偿技术，可以显著减少光束数量对控制带宽的影响。此外，除了光窗之外的所有设备都可以使用光纤器件，使得系统更加紧凑和稳定。
技术原理和方法
基于光窗反馈的主动倾斜/偏移像差补偿技术的原理如图2所示，其中以自适应光纤准直器（AFOC）阵列为例说明。AFOC是一种可以通过电信号控制光束偏转的光纤准直器[21]。与图1所示的方案相比，分束器和透镜被光窗替代。光窗可以传输大部分光束的能量，同时反射一小部分。
实验设置和结果
为了验证所提出技术的可行性，构建了一个19通道的主动倾斜/偏移像差补偿系统并进行了实验。如图6所示，通过两级分束器获得了19束光。实验中使用的激光源是中心波长为1055纳米的单频光纤激光器，输出功率约为500毫瓦。每束光通过（6+1）×1的光纤合束器后，最终
结论
本文提出了一种基于光窗反馈的倾斜/偏移像差补偿创新技术。该技术引入了实时反馈机制，利用光窗反射输出激光的一小部分，并对其进行检测和处理以校正倾斜/偏移像差。该技术实现了对光束阵列中每个通道的倾斜/偏移像差的独立校正，从而解决了随着光束数量增加导致控制带宽降低的问题。
作者贡献声明
马彦星：撰写 – 审稿与编辑、方法论研究、概念构思。罗根：撰写 – 初稿撰写、验证、研究、数据分析。熊明轩：撰写 – 审稿与编辑、研究、数据分析。王林坤：验证。于向荣：验证。苏荣涛：验证、研究。周普：撰写 – 审稿与编辑、验证、资源协调、研究。司磊：监督、资源协调、研究。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究工作。
