[發明專利]鎖模激光器狀態實時監測報警處置系統

有效

• 申請號: 201410505231.8
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104242022B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 劉博文;黃昊;宋寰宇;種浩;胡明列
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種監測報警處置系統。特別是涉及一種鎖模激光器狀態實時監測報警處置系統。

背景技術

鎖模激光器能夠產生超短激光脈沖，在生物光子學、微納加工、非線性光學、光電對抗等眾多領域有著十分廣闊的應用前景。因此，針對鎖模激光器的研究不僅有著重要的學術意義，而且有著很高的應用價值。

鎖模技術最早出現于上世紀60年代初期，到20世紀80年代中期時，化學汽相沉積法制成了位于低損耗光纖通信窗口的摻餌光纖。此后，光纖鎖模激光器開始成為研究的熱點。

由于強烈的非線性效應和色散，光纖鎖模激光器與塊狀晶體鎖模激光器相比具有更為豐富的鎖模機制。近些年來，摻雜鉺離子、鐿離子、銩離子等稀土元素離子的光纖鎖模激光器得到了廣泛的研究和應用。

在現有鎖模激光器的應用實例中，對鎖模激光器穩定性及脈沖質量的要求都與日俱增。在諸如超連續譜產生、光學頻率梳以及微納加工等等諸多應用中，使用者均需要確保鎖模激光器穩定工作在特定狀態下，才能使后續工作順利進行。

鎖模光纖激光器的腔長通常較長(幾米到幾百米)，當外界環境發生變化時，激光器容易受到震動及溫度變化的影響。外界的擾動會引起激光器輸出激光脈沖的不穩定，嚴重時會造成激光器的失鎖。進而導致后續設備無法正常工作。

此外，多脈沖的產生以及輸出脈沖振幅的低頻調制也是鎖模激光器尤其是非線性偏振旋轉鎖模激光器中較為常見的問題。多脈沖的產生，即多個脈沖同時在諧振腔內循環起振，且它們之間的間距會隨機發生改變。輸出脈沖振幅的低頻調制，即由于周期變化的脈沖偏振態與激光諧振腔內偏振器件的相互作用，或者由于其他對應因素的原因造成輸出脈沖峰值不穩定。但這種不穩定具有周期性的低頻調制特性，在射頻譜的低頻部分可以觀察到明顯的尖峰，與噪聲和外界干擾造成的輸出不穩定并不相同。

在孤子型鎖模激光器中，需要考慮到被色散和非線性效應所共同影響的孤子動力學過程。當高階孤子發生分裂后，孤子之間交疊的部分會發生干涉現象，不同的頻率分量根據相位差的不同會產生相干相消或相干相長，從而在光譜上出現明顯的調制現象。此時，孤子以束縛態的形式出現，形成孤子簇。若孤子間間距較大則在時域上表現為與多脈沖相似的現象。反之，若孤子間間距小到采用傳統電子學手段難以探測的地步，則分析孤子的光譜便成為判斷鎖模狀態行之有效的方法之一。以上幾方面的問題會造成脈沖能量、脈沖間隔、單位時間內輸出脈沖個數的變化，進而影響到后續應用。

針對所述鎖模激光器的問題，現階段主要采用人員通過示波器、頻譜分析儀、光譜儀等設備實時監測鎖模激光器的運轉狀態，當發生問題時立即進行處置的方式。然而，鎖模激光器往往開機時間較長，人工監測難免會有盲點。如果鎖模激光器恰巧出現問題就極容易引發連鎖反應，造成不必要的損失。比如，在鎖模光纖激光器應用于超連續譜產生的系統中時，由于輸出的鎖模光脈沖經歷了后續的放大，一旦鎖模脈沖出現失鎖等問題就極易導致整個系統的損壞。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種當鎖模激光器改變了工作狀態時，能夠以聲光、短信、電子郵件等多種方式提示工作人員，同時自動關閉某些設備的電源以防發生事故的鎖模激光器狀態實時監測報警處置系統。

本發明所采用的技術方案是：一種鎖模激光器狀態實時監測報警處置系統，包括有監測模塊，以及分別與所述的監測模塊的輸出端相連接的報警模塊和處置模塊，其中，所述的監測模塊由分別用于接收光學系統中的鎖模激光器輸出的鎖模脈沖信號的光電探測器和光譜儀，以及分別與所述的光電探測器和光譜儀的輸出端相連接的信號處理單元構成，所述的信號處理單元輸出端分別連接所述的報警模塊和處置模塊，所述處置模塊的輸出端連接光學系統中的泵浦源輸出控制端。

所述的信號處理單元采用計算機或單片機或DSP或FPGA/CPLD。

所述的報警模塊包括有分別連接所述信號處理單元輸出端的GSM模塊、聲光報警器和計算機。

所述的處置模塊采用繼電器，所述繼電器的控制開關分別連接光學系統中的泵浦源輸出控制端。

所述的光電探測器將所接收的鎖模脈沖光信號轉換為模擬電信號后輸出給信號處理單元，所述的信號處理單元將所接收的模擬電信號轉換為數字信號分三部分同時進行處理：

第一部分：針對每個脈沖信號的峰值進行鑒幅，再將所述數字信號與已設定的上下門限或前一時刻脈沖峰值的平均值進行比較，從而判斷每個脈沖的峰值是否穩定，如果判斷結果不穩定，則輸出報警信號送入報警處置模塊，否則直接返回繼續進行判斷處理；