Способ формирования когерентного оптического сигнала суммированием пучков излучения n лазеров в вершине конической поверхности и передатчик когерентного оптического излучения, реализующий этот способ

Способ формирования когерентного оптического сигнала суммированием пучков излучения n лазеров в вершине конической поверхности и передатчик когерентного оптического излучения, реализующий этот способ

Реферат

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания пучков когерентного излучения с высокой плотностью мощности. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что с целью получения когерентного суммирования пучков излучения лазеров частоты суммируемых пучков выравнивают путем гетеродинирования частей колебаний каждого из лазеров и колебаний опорного лазера, выделения из полученного спектра колебаний "разностных" частот, определения значений этих частот, синтезирования полученными кодами разностных частот N сигналов акустооптической модуляции, модуляции этими сигналами упругих оптических прозрачных сред, дифракции Брэгга колебаний лазеров, освещающих эти среды и доплеровского смещения частот колебаний лазеров к частоте колебаний опорного лазера, фазы суммируемых акустооптически промодулированных пучков выравнивают путем модуляции по фазе колебаний каждого из N лазеровы сигналом, число ступеней которого составляет 2ⁿ, модуляции по фазе каждого из синтезированных колебаний сигналом, число ступеней которого составляет 2^р, гетеродинирования частей акустооптически промодулированных колебаний каждого из суммируемых пучков и частей колебаний того же опорного лазера, выделения из полученного спектра колебаний сигналов частоты F_n, детектирования по фазе каждого из выделенных сигналов частоты F_n с опорным сигналом той же частоты, внесение в фазу каждого из синтезированных колебаний величины . 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 27 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания пучков когерентного излучения с высокой плотностью мощности.

Для создания помех высокой плотности мощности устройствам, использующим лазерное излучение, может быть использован способ суммирования излучения N лазеров в одной точке, при этом лазеры располагаются на конической поверхности так, что оптические оси пучков излучения лазеров пересекаются в вершине конической поверхности, а из точки суммирования суммарная мощность канализируется. Этот способ является настолько общеизвестным, что практически не представляется возможным сослаться на источник информации, где о нем упоминается. Тем не мене этот способ, являясь наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению, взят за прототип.

Недостатком прототипа является то, что имеющее в нем место суммирование некогерентно, т.к. каждый i-пучок имеет как различные частоты, так и фазы по сравнению с другими пучками. По этой причине энергопотенциал в точке суммирования пропорционален первой степени числа суммируемых источников. Энергопотенциал Э(,) определяется как произведение всей излучаемой мощности на коэффициент усиления излучающей системы. При когерентном суммировании N источников энергопотенциал пропорционален квадрату числа суммируемых источников. [1, с. 85].

Э(,) = P_og_or(,)N², где P₀ -мощность одного источника; g_or(,) - реализуемый коэффициент усиления i-го источника в направлении , в составе излучающей системы [2, стр. 376].

Цель изобретения - сформировать когерентный оптический сигнал суммированием пучков излучения лазеров, т.е. получить пучок с высокой плотностью мощности в нем.

Поставленная цель достигается тем, что частоты суммируемых пучков излучения N лазеров выравнивают путем гетеродинирования частей колебаний каждого из N лазеров и колебания опорного лазера, выделения сигналов "разностных" частот (продуктов гетеродинирования) между колебаниями каждого из N лазеров и опорного колебаний, определения и уточнения цифрового кода каждой их N разностных частот, синтезирования полученными цифровыми кодами N сигналов акустооптической модуляции, возбуждения каждым синтезированным i-м сигналом i-й ультразвуковой волны в i-й упругой оптически прозрачной среде, дифракции Брэгга колебаний i-го лазера на неоднородностях i-й упругой оптически прозрачной среды, обусловленных прохождением i-й ультразвуковой волны, и смещения частоты колебаний i-го лазера к частоте колебаний опорного лазера, фазы суммируемых акустооптически промодулированных пучков выравнивают путем модуляции по фазе колебаний каждого из N лазеров функций, число ступеней которой составляет 2ⁿ, где n -номер наименьшего дискрета состояния функции _{n min}= /2ⁿ , период функции равен T_n= 1/F_n, модуляции по фазе каждого из N синтезированных колебаний функцией, число ступеней которой составляет 2^p, где p - номер наименьшего дискрета состояния функции _{p min}= /2^p , период функции равен T_p= 1/F_p, гетеродинирования частей акустооптически промодулированных колебаний каждого из суммируемых пучков и колебаний опорного лазера, выделения из продуктов гетеродинирования сигналов частоты F_n, детектирования по фазе каждого из выделенных сигналов частоты F_n с опорным сигналом той же частоты, внесения в фазу каждого из синтезированных колебаний (сигналов акустооптической модуляции) величины пропорциональной величине соответствующего продетектированного напряжения, определяемой разностью фаз между выделенным колебанием частоты F_n и опорным колебанием той же частоты, где T_p - период функции с числом ступеней 2^p; T_pij -временная задержка между i-й и j-й функциями с числом ступеней 2^p.

Способ определения кода i-й разностной частоты на основе возбуждения каждым i-м сигналом разностной частоты i-й ультразвуковой волны в упругой оптически прозрачной среде, освещения этой среды когерентной световой волной, дифракции этой волны на неоднородностях физической среды, обусловленных прохождением i-й ультразвуковой волны, фокусировки дифракционного максимума первого порядка продифрагировавшей световой волны на плоскость изображения, преобразования сфокусированных на плоскость изображения оптических сигналов в электрические и определение кода частоты сигнала i-й разностной частоты по расположению амплитуды возбужденного электрического сигнала в плоскости изображения, при этом с целью повышения точности определения значения частоты сигнала разностной частоты измеряют амплитуды, полученные в результате фотоэлектрического преобразования на K равных уровнях (K = 1, 2...), начиная с первого, лежащего в пределах от нуля до минус 3 дБ, причем 0 дБ совпадает с максимальным значением амплитуды i-го фотоэлектрически преобразованного сигнала, а значение кода частоты сигнала разностной частоты определяют путем усреднения измеренных на K уровнях амплитуды i-го фотоэлектрически преобразованного сигнала разностной частоты, результаты усреднения представляют в виде кода, содержащего целую и дробную части, причем целая часть кода соответствует либо ближайшему максимуму i-й фотоэлектрически преобразованной амплитуды сигнала разностной частоты, либо ближайшему центру полурасстояния между двумя ближайшими максимумами i-го и i+1-го (i-1, i-го) фотоэлектрически преобразованных равноамплитудных сигналов разностной частоты, а дробная часть кода соответствует усредненному значению частоты сигнала разностной частоты, которое расположено между этими двумя точками.

Уточнение кода частоты i-го сигнала разностной частоты достигается тем, что дробную часть кода частоты этого сигнала преобразуют в код рассогласования по частоте, направление максимума оптического сигнала в плоскости изображения перемещают до совпадения этого максимума либо с направлением, соответствующим ближайшему максимуму i-го фотоэлектрически преобразованного сигнала в плоскости изображения, либо с направлением, соответствующим ближайшему центру полурасстояния между i-м и (i+1)-м (i-1, i-м) равноамплитудными фотоэлектрически преобразованными сигналами в плоскости изображения путем переноса частоты сигнала разностной частоты "вверх", "вниз" по частоте за счет модуляции по фазе i-го сигнала разностной частоты функцией, число ступеней которой составляет 2^q, где q - номер наименьшего дискрета состояния функции с числом ступеней 2^q _{q min}= /2^q, период функции с числом ступеней 2^q синтезирует кодом рассогласования по частоте.

После выравнивания частот и колебаний N пучков излучения лазеров (N дифракционных максимумов 1-го порядка) эти пучки суммируют и канализируют.

В основу когерентного суммирования излучения N лазеров положено явление акустической дифракции Брэгга [3, с. 324-336], сущность которой иллюстрируется фиг.1, где показаны световые пучки 1 частоты , направляемые на звукопровод 2, в котором распространяется высокочастотная (частоты ) ультразвуковая волна 3. При определенных критических углах падения _в падающий световой пучок возбуждает дополнительный пучок, направление распространения которого отличается от направления падающего пучка на 2_в . Угол _в , называемый углом Брэгга, определяется соотношением где - длина волны света в материале звукопровода; - длина акустической волны.

Если световой пучок падает под тупым углом к направлению распространения фронтов звуковой волны, то между направлением распространения звуковой волны и дифрагированным световым пучком также образуется тупой угол (верхняя часть фиг. 1). Дифрагированный пучок, называемый в этом случае минус 1-м порядком, оказывается смещенным по частоте вниз на величину частоты (отрицательный допплеровский сдвиг). Нижняя часть фиг.1 иллюстрирует брэгговскую дифракцию со смещением частоты вверх, в этом случае дифрагированный пучок называется плюс 1-м порядком. Следует отметить, что падающее излучение может быть полностью отклонено на угол Брэгга [3, с.331], т.е. практически все падающее излучение дифрагирует в один дифракционный максимум.

Частота лазерного излучения в Гц связана с длиной волны в мкм следующим соотношением: если = 1 мкм, то = 310⁸ мГц.

Как показывает опыт, разброс частот лазеров _отн (относительная нестабильность частоты излучения) составляет [4, с. 156-227] _отн = 10^-6... 10^-15.

При значениях _отн = 10^-5 ... 10^-6 разброс f будет находиться в пределах f = 30 ... 300 МГц.

Для выравнивания частот колебаний суммируемых пучков относительно частоты сигнала опорного пучка необходимо определить разностные частоты между частотами каждого из суммируемых пучков и частотой опорного пучка. Затем сигналом i-й разностной частоты возбудить i-й акустооптический модулятор (АОМ), который перенесет частоту i-го пучка к частоте опорного пучка. При этом разности частот сигналов каждого из лазеров относительно опорного пучка не должны превышать полосы рабочих частот АОМ. Если частота колебаний опорного лазера равна ₀ , то (фиг. 2,а,б) ₁-₀= f₁; _i-₀= f_i; _N-₀= f_N. Для того чтобы все частоты суммируемых пучков были равны частоте ₀ , эти частоты необходимо в данном случае перенести "вверх" на значения f₁...f_i...f_N (фиг. 2, в, г, д), что достигается возбуждением ультразвуковых волн соответствующих частот в соответствующих АОМ, дифракцией пучков лазеров на этих волнах и выравнивание частот их колебаний относительно частоты опорного пучка.

Таким образом, для выравнивания частот излучения N лазеров необходимо: 1. Гетеродинированием выделить сигналы разностных частот f_pi пучков излучения между i-ми и опорным колебанием.

2. Найти коды разностных частот и при необходимости их уточнить, например, с помощью акустооптического дефлектора (АОД).

3. Синтезировать сигналы U_ci частот f_ci кодами разностных частот f_pi, при этом f_pi = f_ci ... f_pN=f_cN.

4. Модулированием АОМ_i, который возбуждается в режиме дифракции Брэгга сигналом f_ci сместить частоту _i дифракционного максимума 1-го порядка (ДМ1) к частоте ₀ опорного лазера.

Выравненные по частоте ДМ1_i необходимо выровнять по фазе, для чего требуется выполнить следующую последовательность действий: 1. Колебания каждого из лазеров модулируются по фазе функцией с числом ступеней 2ⁿ [5], где n - номер наименьшего дискрета состояния фазы _{n min}= /2ⁿ , период функции T_n = 1/F_n, т.е. колебание каждого из лазеров переносится по частоте на величину F_n, а в фазу колебаний каждого из лазеров вносится фаза сигнала частоты F_n.

2.Колебания синтезированных частот U_ci промодулировать функцией с числом ступеней 2^p, где p - номер наименьшего дискрета состояния фазы _{p min}= /2^p , период функции T_p=1/F_p. Таким образом, частоты синтезированных колебаний переносятся на одну и ту же величину F_p, а в фазу - вносится фаза колебания F_p, что в свою очередь позволяет внести фазу колебаний частоты F_p в фазу каждого акустооптически промодулированного ДМ1.

3. Поскольку фазовая информация, содержащаяся в ДМ_i, полностью сохраняется в функции гетеродинированного поля [6, с. 181], то в фазе выделенных сигналов (продуктов гетеродинирования) частоты F_n также сохраняется эта информация и при сравнении фазы выделенных сигналов частоты F_n с фазой опорного сигнала той же частоты с помощью операции фазового детектирования появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых колебаний.

4. В фазу каждого из синтезированных колебаний U_ci вносится величина пропорциональная величине соответствующего напряжения, определяемого разностью фаз между колебаниями соответствующих ДМ_i и колебаниями опорного пучка (лазера), где T_p - период функции с числом ступеней 2^p, T_pij - временная задержка между i-й и j-й функциями с числом ступеней 2^p.

Заявителю и автору неизвестны технические решения, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам предлагаемого способа, поэтому предлагаемый способ удовлетворяет критерию "новизны" и "существенных отличий".

Введение в способ новых последовательностей действий над материальным объектом-сигналом позволяет производить когерентное суммирование пучков излучения N лазеров и получить когерентный пучок с высокой плотностью мощности.

Общеизвестно устройство с лазерами, расположенными на конической поверхности так, что оптические оси пучков лазеров пересекаются в вершине конической поверхности. Недостатком устройства-прототипа является то, что это устройство не позволяет осуществить когерентное суммирование пучков излучения лазеров, т.к. частоты и фазы суммируемых пучков различны, поэтому суммирование некогерентно.

Цель изобретения - осуществить когерентное суммирование пучков излучения лазеров. Поставленная цель достигается тем, что для реализации заявляемого способа в передатчик когерентного оптического излучения введены первый блок - устройство деления, суммирования, выравнивания частот и фаз суммируемых пучков с N входами сигналов частот модуляции F_n, N входами сигналов акустооптической модуляции, N выходами сигналов разностных частот, N выходами сигналов фазовой автоподстройки суммируемых пучков и выходом суммарного когерентного пучка, являющегося выходом всего устройства суммирования когерентных пучков, введены N вторых блоков - устройств усреднения и уточнения кодов разностных частот с N входами сигналов разностных частот и N выходами кодов разностных частот, введены N третьих блоков - N устройств частотной и фазовой автоподстройки колебаний суммируемых пучков с N входами сигналов фазовой автоподстройки колебаний суммируемых пучков, с N входами кодов разностных частот и N выходами сигналов частот F_n, N выходами сигналов акустооптической модуляции, причем N входов сигналов частот первого блока соединены с соответствующими N выходами сигналов частот F_n третьего блока, N входов сигналов акустооптической модуляции первого блока соединены с соответствующими N выходами сигналов акустооптической модуляции третьего блока, N выходов сигналов разностных частот первого блока соединены с соответствующими N входами сигналов разностных частот второго блока, N выходов сигналов фазовой автоподстройки колебаний суммируемых пучков первого блока соединены с соответствующими N входами сигналов фазовой автоподстройки колебаний суммируемых пучков третьего блока, N выходов кодов разностных частот второго блока соединены с соответствующими входами кодов разностных частот третьего блока.

Введенное устройство деления, суммирования, выравнивания частот и фаз суммируемых пучков - первый блок - содержит N оптических каналов (N оптических входов) опорного лазера, каждый из которых содержит оптически связанные i-ю полупрозрачную грань N-гранной пирамиды, i-е первое полупрозрачное зеркало с i-м зеркалом первого i-го фотосмесителя с i-м выходом сигнала разностной частоты, второе i-е полупрозрачное зеркало второго i-го фотосмесителя с i-м выходом сигнала фазовой автоподстройки суммируемых пучков, содержит N оптических каналов суммируемых пучков, каждый из которых содержит оптически связанные i-й лазер первый i-й световой ответвитель первого i-го фотосмесителя разностной частоты, i-й акустооптический модулятор, i-й второй световой ответвитель второго i-го фотосмесителя сигнала фазовой автоподстройки и сумматор пучков - дифракционных максимумов первого порядка - в виде кругового конического рупора, возбуждаемого на волне H₀₁, плавно переходящей в круглый волновод с волной H₀₁, который является выходом устройства деления, суммирования, выравнивания частот и фаз суммируемых пучков.

Введенное устройство усреднения и уточнения кода разностной частоты - второй блок - содержит последовательно соединенные фильтр, модулятор фазы сигнала разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q, где q - номер наименьшего дискрета состояния функции _{q min}= /2^q , усилитель и дефлектор содержит оптически связанные лазер с формирующей оптикой, линейку фотоприемников с интегрирующей оптикой, содержит устройство усреднения кода разностной частоты с выходом строба сопровождения кода частоты, содержит устройство уточнения кода разностной частоты с выходом кода поправки частоты и входом строба сопровождения кода частоты, причем выходы линейки фотоприемников соединены со входами устройства усреднения кода разностной частоты, первый выход которого через устройство уточнения кода разностной частоты, выход которого через устройство уточнения кода разностной частоты, выход кода поправки частот и блок управления модулятором фазы сигнала разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q соединен с управляющими входами модулятора, второй выход устройства уточнения кода разностной частоты является выходом устройства усреднения и уточнения кода разностной частоты, выход строба сопровождения кода частоты соединен со вторым входом устройства уточнения кода разностной частоты.

Введенное устройство усреднения кода разностной частоты содержит L каналов, коммутатор, мультиплексор, сумматор и усреднитель, содержит блок управления и синхронизации устройства усреднения кода разностной частоты с выходом строба сопровождения кода частоты, причем вход устройства усреднения кода разностной частоты через коммутатор, управляющий вход которого соединен с шестым выходом блока управления и синхронизации, соединен с N выходами линейки фотоприемников, выход коммутатора соединен с L параллельными каналами, каждый из которых состоит из последовательного соединения компаратора и сумматора с усреднением, управляющие входы компаратора и сумматора с усреднением каждого канала соответственно соединены с первым и вторым выходами блока управления и синхронизации, выход каждого j-канала (j= ) соединен соответственно с j-м (j= ) входом мультиплексора, выход первого канала соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом мультиплексора, выход сумматора соединен со входом усреднителя, управляющие входы мультиплексора, сумматора и усреднителя соответственно соединены с третьим, четвертым и пятым выходами блока управления и синхронизации, выход усреднителя является выходом блока усреднения кода разностной частоты.

Введенное устройство уточнения кода разностной частоты содержит блок синхронизации, вход которого является вторым входом устройства уточнения кода частоты, шифратор нуля, элемент сравнения, счетчик увеличения целой части кода на единицу, арифметико-логический блок вычисления кода рассогласования частоты, счетчик хранения кода рассогласования частоты, синтезатор сетки частот, нагруженный на счетчик, постоянное запоминающее устройство преобразования относительного кода частоты в абсолютный код, постоянное запоминающее устройство преобразования кода рассогласования частоты, арифметико-логический блок вычисления истинного кода частоты, стробирующий регистр хранения результата, причем первые входы шифратора нуля, элемента сравнения, счетчика увеличения целой части кода на единицу, арифметико-логического блока вычисления кода рассогласования частоты соединены с выходом устройства усреднения кода разностной частоты, второй вход счетчика увеличения целой части кода на единицу соединен с первым выходом блока синхронизации, а третий - с его третьим выходом, второй вход шифратора нуля соединен со вторым выходом блока синхронизации, выход счетчика увеличения целой части кода на единицу соединен со вторым входом элемента сравнения и входом постоянного запоминающего устройства преобразования относительного кода частоты в абсолютный код, выход которого соединен с первым входом арифметико-логического блока вычисления истинного кода частоты, выход элемента сравнения соединен с первым входом счетчика хранения кода рассогласования частоты, второй вход которого соединен с выходом арифметико-логического блока вычисления кода рассогласования частоты, а третий - со вторым выходом блока синхронизации, выход счетчика хранения кода рассогласования частоты является выходом кода рассогласования частоты и соединен со входом синтезатора сетки частот, нагруженного на счетчик, выход которого соединен со вторым входом модулятора фазы сигнала разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q, соединен со входом постоянного запоминающего устройства преобразования кода рассогласования частоты, выход которого соединен со вторым входом арифметико-логического блока вычисления истинного кода частоты, выход которого соединен с первым входом стробирующего регистра хранения результата, второй вход которого соединен с выходом шифратора нуля, а выход регистра является выходом устройства усреднения и уточнения кода разностной частоты.

Введенное устройство частотной и фазовой автоподстройки суммируемых пучков содержит последовательно соединенные многоканальный синтезатор частоты, вход которого является входом устройства частотной и фазовой автоподстройки суммируемых пучков для кода разностной частоты, модулятор фазы синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p, усилитель, направленный ответвитель, выход которого является выходом сигнала акустооптической модуляции, содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр, усилитель, фазовый детектор, блок управления фазовым модулятором функцией с числом ступеней 2^p, содержит генератор сигнала частоты F_n и модулятор излучения лазера, причем первый вход смесителя является входом устройства частотной и фазовой автоподстройки суммируемых пучков всего устройства, второй вход смесителя соединен со вторым выходом направленного ответвителя, второй вход фазового детектора соединен с первым выходом генератора сигнала частоты F_n, второй выход генератора соединен со входом модулятора, выход которого является выходом сигнала частоты F_n всего устройства.

Введенное устройство управления модулятором фазы сигнала синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p и величиной временной задержки между функциями с числом ступеней 2^p содержит N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные элемент НЕ, элемент И и счетчик, причем вход i-го элемента НЕ соединен с i-м выходом фазового детектора, выход элемента НЕ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты F_p, выход элемента И соединен со счетным входом i-го счетчика, установочные входы которого соединены с выходом генератора сброса, выход счетчика соединен с управляющими входами i-го модулятора фазы сигнала синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p.

На фиг. 1 изображена схема дифракции света на ультразвуке, где обозначено: 1 - световые пучки частоты ; 2 - звукопровод; 3 - ультразвуковая волна частоты ; - длина акустической волны; _в - угол Брэгга; +1 - дифракционный максимум плюс первого порядка (ДМ1); -1 - то же минус 1-го порядка (ДМ-1); 0 - прошедший пучок частоты .

На фиг. 2 изображено распределение частот лазеров, где обозначено: f - ширина полосы распределения частот; ₀ - частота опорного лазера; ₁..._i..._N - частоты суммируемых лазеров; f₁ ... f_i ... f_N - разностные частоты; f₁...f_i...f_N - приращение частот; +f₁..._i+f_i..._N+f_N - частоты ДМ1.

На фиг. 3 изображена структурная схема передатчика когерентного оптического излучения, где обозначено: I - первый блок - устройство деления, суммирования, выравнивания частот и фаз суммируемых пучков; 1 - лазер; 3 - акустооптический модулятор; 4 - первый фотосмеситель разностной частоты; 5 - второй фотосмеситель сигнала фазовой автоподстройки суммируемых пучков; 7 - ДМ_i; 21 - опорный лазер; II - второй блок - устройство усреднения и уточнения разностной частоты; 6 - фильтр; 8 - модулятор фазы разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q; 9 - усилитель; 10 - дефлектор с формирующей оптикой; 11 - линейки фотоприемников (ФП) с интегрирующей оптикой; 12 - устройство усреднения разностной частоты; 13 - устройство уточнения разностной частоты; 14 - блок управления модулятором фазы разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q (синтезатор сетки частот со счетчиком); 22 - лазер устройства усреднения разностной частоты; III - третий блок - устройство частотной и фазовой автоподстройки суммируемых пучков; 2 - модулятор излучения лазера функцией с числом ступеней 2ⁿ; 26 - генератор; 25 - смеситель; 17 - фильтр; 18 - усилитель; 19 - фазовый детектор; 20 - устройство управления модулятором фазы сигнала синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p и величиной временной задержки между функциями с числом ступеней 2^p; 15 - модулятор фазы сигнала синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p; 16 - усилитель; 23 - N-канальный синтезатор частоты; 24 - направленный ответвитель.

На фиг. 4 приведена оптическая схема устройства суммирования, где обозначено: 1 - лазер; 2 - АОМ; 4 - 1-й фотосмеситель сигнала разностной частоты; 5 - 2-й фотосмеситель сигнала фазовой автоподстройки суммируемых пучков; 1.1 - световой ответвитель 1-го фотосмесителя; 21.1 - полупрозрачное зеркало 1-го фотосмесителя; 21.2 - полупрозрачное зеркало N-гранной пирамиды; 21.3 - зеркало 1-го фотосмесителя; 3.1 - световой ответвитель 2-го фотосмесителя; 21.2 - полупрозрачное зеркало 2-го фотосмесителя; 7 - суммирующий круговой конический рупор; ₁..._N - пучки излучения опорного лазера.

На фиг. 5 изображена многолучевая структура; на фиг. 6 - различные случаи возбуждения линейки ФП; на фиг. 7 - гистограмма ошибок; на фиг. 8 - структурная схема устройства усреднения разностной частоты, где обозначено: 1 - лазер, 2 - коллиматор; 3 - дефлектор; 4 - усилитель; 5 - устройство фокусировки ДМ1; 6 - линейка ФП; 7 - блок синхронизации; 8 - блок управления; 9 - коммутатор на ключах; 10₁-10_м - компараторы уровня; 11₁-11_м - блоки суммирования и усреднения кода частот; 12 - мультиплексор; 13 - сумматор кода частот по уровням; 14 - блок усреднения кода частоты.

На фиг. 9 изображены различные случаи возбуждения линейки ФП; на фиг. 10 - функциональная схема устройства усреднения; на фиг. 11 - функциональная схема устройства усреднения; на фиг. 12 - временная диаграмма работы устройства усреднения; на фиг. 13 - структурная схема устройства уточнения, где обозначения с 1 по 14 те же, что и на фиг. 8, но дополнительно обозначено: - модулятор фазы сигнала разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q; - устройство уточнения частоты.

На фиг. 14 приведена функциональная схема устройства уточнения, где обозначено: 1 - шифратор нуля; 2 - схема сравнения; CT1 - счетчик увеличения целой части кода частоты на единицу; ALU1 - арифметико-логическое устройство вычисления рассогласования кода частоты f ; CT2 - счетчик хранения кода рассогласования частоты; PROM1 - постоянное запоминающее устройство преобразования относительного кода частоты в абсолютный код; PROM2 - постоянное запоминающее устройство преобразования кода рассогласования частоты; ALU2 - арифметико-логическое устройство вычисления истинного значения кода частоты; RG1 - регистр хранения результата; НУ - начальная установка; ССКЧ - строб сопровождения кода частоты; 14 - блок управления модулятором фазы сигнала разностной частоты функцией с числом ступеней 2^q, в составе: ССЧ - синтезатор сетки частот; CT3 - счетчик управления модуляторов фазы сигнала разностной частоты 8 функцией с числом ступеней 2^p.

На фиг. 15 приведена временная диаграмма работы устройства уточнения.

На фиг. 16 приведена структурная схема синтезатора сетки частот, где обозначено: 1 - входной код (код поправки частоты f); 2 - дешифратор; 3 - делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД); 4 - опорный генератор; 5 - делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД); 6 - импульсный частотно-фазовый детектор (ИЧФД); 7 - фильтр низких частот; 8 - перестраиваемый генератор.

На фиг. 17 приведена временная диаграмма работы цифрового переносчика частоты; на фиг. 18 - структурная схема цифрового переносчика частоты; на фиг. 19 представлена многоступенчатая функция; на фиг. 20 приведена структурная схема многоканального синтезатора частоты, где обозначено: 1 - опорный генератор; 2 - система импульсной фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ); 3 - устройство управления многоканальным синтезатором частоты; 4 - счетчик; 5 - схема формирования импульса сброса; 6 - триггер; 7 - коммутаторы.

На фиг. 21 приведена структурная схема ИФАПЧ, где обозначено: 1 - устройство управления; 2 - делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД); 3 - опорный генератор; 4 - импульсный частотно-фазовый детектор (ИЧФД); 5 - фильтр нижних частот (ФНЧ); 6 - перестраиваемый генератор.

На фиг. 22 приведена структурная схема устройства управления многоканальным синтезатором частоты, где обозначено: 1 - микроЭВМ (микропроцессор); 2 - канал связи; 3 - интерфейс радиальный параллельный; 3.1 - двунаправленные линейные формирователи; 3.2 - канальные приемники-формирователи; 3.3 - канальные передатчики-формирователи; 3.4 - регистр данных выходной; 3.5 - регистр состояния выходной; 4 - дешифратор.

На фиг. 23 приведена структурная схема модулятора, где обозначено: 1 - генератор тактовых импульсов; 2 - генератор импульсов обнуления; 3 - счетчик; 4 - p-разрядный коммутатор; 5 - стабилизатор напряжения; 6 - резистивная матрица; 7 - операционный усилитель.

На фиг. 24 приведена временная диаграмма работы модулятора; на фиг. 25 - структурная схема управления фазовращателями, где обозначено: 18₁...18_N - усилители; 19₁. ..19_N - фазовые детекторы; 2₁...2_N - элементы НЕ; 3₁...3_N - элементы И; 4₁ ... 4_N - счетчики; 5 - генератор тактовых импульсов; 6 - генератор импульсов сброса; 15₁ ... 15_N - модуляторы фазы сигналов синтезированной частоты функцией с числом ступеней 2^p, управляемые фазовращатели; 26 - генератор частоты F_n.

На фиг. 26 приведена структурная схема модуляции ДМ1, где обозначено: 3 - АОМ; 24 - направленный ответвитель; 16 - усилитель; 15 - модуляторы фазы, управляемые фазовращатели; 23 - многоканальный синтезатор частоты; 13₁...13_N - устройства уточнения разностной частоты; 20₁...20_N - устройства управления фазовращателями, модуляторами фазы 15₁...15_N.

На фиг. 27 приведено пространственное расположение векторов на выходах АОМ_i и распределение электромагнитного поля H₀₁ в круглом волноводе, где обозначено: 3 - АОМ.

Заявителю и автору неизвестны технические решения, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ, поэтому предлагаемое устройство удовлетворяет критерию "новизны" и "существенных отличий". Введение в устройство новых элементов и связей позволяет реализовать предлагаемый способ суммирования пучков излучения N лазеров и получить когерентный пучок с высокой плотностью мощности.

Рассмо