[發明專利]一種基于時域傳遞函數的激光波形控制方法

有效

• 申請號: 201710919630.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107591672B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 李俊;鄒志鴻;白成云;董云成
• 申請（專利權）人: 泉州裝備制造研究所
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 35205 泉州市文華專利代理有限公司
• 代理人: 陳云川<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開一種基于時域傳遞函數的激光波形控制方法，其通過將目標波形分為線性區和飽和區兩個部分，將線性區結合輸入?輸出關系獲得相應的驅動波形；將飽和區結合時域傳遞函數獲得相應的驅動波形，最后將線性區的驅動波形與飽和區的驅動波形組合得到最終的激勵波形。本發明可矯正在對光纖激光器進行波束形狀調制時引起的波束形狀畸變。

技術領域

本發明涉及激光波形調制領域，具體涉及一種基于時域傳遞函數的激光波形控制方法。

背景技術

目前，激光波形的調制和控制主要有外調制和內調制兩種方法，外調制是在激光光路上添加衰減器，通過編程控制衰減器的衰減率來控制最終輸出激光波形。由于外調制在光路上引入衰減器，會降低能量效率，因而外調制一般多用于小功率激光器的數字調制。而內調制是通過控制激光器的驅動強度來控制激光輸出波形，該調制方法不僅可以提高電光效率，還可以實現對激光輸出波形的靈活控制。

但是，由于光纖激光器的輸入-輸出關系不單一，存在線性區和飽和區，直接使用與目標波形一致的驅動波形會導致嚴重的波形失真。

目前主要的內調制方法主要是基于小信號模型的激光光束調制，該方法給激光器加一個恒定的直流分量，使其輸入-輸出穩定在線性區，在線性區對激光輸出波形進行調制。該方法可在一定程度上實現對激光輸出波形進行調制，但是靈活性不夠。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于時域傳遞函數的激光波形控制方法，提高波形調制的靈活性，并矯正在對光纖激光器進行波束形狀調制時引起的波束形狀畸變。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于時域傳遞函數的激光波形控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、使用階躍信號作為脈沖光纖激光器的激勵，并獲取激光器的輸出波形，根據該輸出波形得到激光器輸出波形的線性區和飽和區劃分；

步驟2、將激光器的輸出波形中的飽和區進行擬合，得到時域傳遞函數；

步驟3、從1％-99％逐步調節激光器的輸入激勵信號，并測量對應的輸出功率，進行歸一化處理后得到輸入輸出關系表；其中，激勵信號為電流強度信號，輸出功率為激光輸出波形的峰值功率；

步驟4、計算目標波形的激勵波形

步驟4.1根據步驟1中得到線性區和飽和區的劃分，將目標波形劃分為線性區波形和飽和區波形；將線性區波形對應到輸入輸出關系表中，得到線性區的激勵波形；

步驟4.2、將飽和區的輸出波形減去直流分量后除以時域傳遞函數，得到的結果再加上直流分量，得到飽和區的激勵波形；

步驟4.3將線性區的激勵波形與飽和區的激勵波形組合得到目標波形的激勵波形。

所述步驟2中，使用最小二乘法對激光器的輸出波形進行擬合，傳遞函數的形式設為自然指數函數。

本發明根據時域傳遞函數，實現激光波束形狀的補償，提高了激光器波形調制的靈活性，并矯正了在對光纖激光器進行波束形狀調制時引起的波束形狀畸變。本發明通過將目標波形分為線性區和飽和區兩個部分，將線性區結合輸入-輸出關系獲得相應的驅動波形；將飽和區結合時域傳遞函數獲得相應的驅動波形，最后將線性區的驅動波形與飽和區的驅動波形組合得到最終的激勵波形。

附圖說明

圖1為本發明方波激勵信號圖；

圖2為本發明方波激勵下的激光輸出波束圖；

圖3為本發明方波激勵下的激光輸出形狀的外輪廓圖；

圖4為本發明方波激勵下的飽和區波形；

圖5為本發明輸入輸出關系曲線；