[發明專利]一種多光束寬帶調頻脈沖激光波形集中測量裝置

在審

• 申請號: 201510651966.6
• 申請日: 2015-10-10
• 公開（公告）號: CN105181154A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 董軍;彭志濤;盧宗貴;孫志紅;胡東霞;朱啟華;魏曉峰;鄭奎興;粟敬欽;夏彥文;張波;元浩宇;唐軍;許黨朋;呂嘉坤;劉華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發明屬于高功率激光參數測量技術領域，具體涉及一種多光束寬帶調頻脈沖激光波形集中測量裝置，適用于甚多束大型高功率激光裝置寬帶調頻脈沖激光波形的遠程集中測量裝置。

背景技術

在大型甚多束高功率激光驅動器中，脈沖激光常采用寬帶調頻脈沖，其光譜結構為離散分布的梳狀光譜，且具有很強的時譜關聯性，光譜成分的微弱失衡將導致脈沖波形出現調制。與寬帶調頻脈沖不同，窄帶脈沖由于光譜結構單一，不存在幅頻效應，其光束截面上空間各點的時間特性一致，且與全口徑光束的時間特性一致。大型高功率激光裝置包含幾十至上百路激光束，一方面要實現各路全口徑光束的調頻脈沖波形測量；另一方面，要實現各路光束的遠程集中測量，減少測量設備，降低裝置運行成本。

目前，大型高功率激光裝置輸出納秒脈沖波形測量方法有三種，一種方法是采用光電管和高帶寬數字示波器，這種方法在面對寬帶調頻脈沖時，可以接收全口徑光束并獲得波形，但是受限于示波器一個通道只能測量單路光束以及高速電纜的帶寬和色散，在同時面對多束數、多診斷點的大型激光裝置時，采用電纜傳輸不利于信息的長距離保真傳輸和集中測量，并且由于需要使用大量示波器導致裝置運行成本高昂；第二種方法是通過光纖取樣及時分復用的光傳輸技術并結合超快光電探測器和高帶寬示波器實現多束激光脈沖波形在示波器單個通道中的集中測量，這種方法利于實現信息的長距離無畸變傳輸和系統集成，并可大幅降低激光裝置的運行成本，但是這種方法在面對寬帶調頻脈沖時，由于光纖取樣方式為光束截面局部或點取樣，在光束與光纖耦合的過程中容易導致頻譜成分失衡，引起附加波形調制，所獲得的波形信息不能準確反映全口徑光束的時間特性，因此上述兩種納秒脈沖波形測量方法的應用范圍受到限制；第三種方法是前兩種方法的結合，通過光電管接收全口徑光束實現光電轉換，利用直調光調制器將電脈沖信號轉換為具有相同波形的窄帶光脈沖并通過光纖長距離傳輸，由超快光電探測器和高帶寬示波器實現脈沖激光波形的測量。這種方法可以實現全口徑光束調頻脈沖波形測量以及信號長距離遠程保真傳輸，便于利用光纖時分復用技術實現多光束集中測量，但是直調光調制器在輸出窄帶光脈沖的同時，也輸出一定功率的連續光，在面對多光束脈沖波形時分復用的集中測量時，受限于光電探測器的連續飽和功率，連續光本底將極大壓縮窄帶光脈沖的幅度，降低信號的動態范圍，因此第三種方法在面對多光束光路的集中測量時也受到限制。而關于高功率激光裝置多光束寬帶調頻脈沖波形集中測量相關的報道僅有光纖與激光耦合取樣方面及寬帶調頻脈沖波形測量的報道。名稱為《一種用于高功率激光測試系統的光纖耦合方法》的中國發明專利（專利號：ZL200910215304.9），描述了近場成像平行光下耦合裝置；名稱為《一種寬帶調頻脈沖激光波形測試裝置》的中國實用新型專利（專利號：ZL201420652805.X），描述了實現單光束寬帶調頻脈沖激光波形的測量裝置；以上裝置不能同時實現全口徑光束波形測量和多光束遠程集中測量。

發明內容

為了克服現有技術中在面對大型激光裝置輸出的多光束寬帶調頻脈沖激光波形的集中測量時，不能同時實現全口徑光束波形測量和多光束遠程集中測量的不足，本發明提供一種多光束寬帶調頻脈沖激光波形集中測量裝置。

本發明的技術方案如下

本發明的多光束寬帶調頻脈沖激光波形集中測量裝置，其特點是，所述的激光波形集中測量裝置包括光路中依次排布的光-電-光轉換模塊、光纖波分復用-開關模塊、光纖時分復用模塊、光纖放大器、光電探測器、示波器、計算機。其中，光-電-光轉換模塊含有光衰減器、透鏡、光電管、直調光調制器。光纖波分復用-開關模塊含有密集波分復用器、光纖聲光開關、密集波分解復用器。光纖時分復用模塊含有光纖延時器件、密集波分復用器。