[發(fā)明專利]一種用于多種脈沖狀態(tài)下自動(dòng)鎖模的擬人方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910501986.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN110299666B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲國(guó)慶;義理林;張力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/098
• 分類號(hào): H01S3/098;H01S3/10
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種用于多種脈沖狀態(tài)下自動(dòng)鎖模的擬人方法，包括步驟：鎖模激光器的輸出信號(hào)經(jīng)過高速采樣后送入計(jì)算中心，用于進(jìn)行鎖模狀態(tài)識(shí)別；若鎖模狀態(tài)識(shí)別為未鎖模，則執(zhí)行最優(yōu)化算法；根據(jù)最優(yōu)化算法的搜索結(jié)果，計(jì)算中心產(chǎn)生四路直流電壓驅(qū)動(dòng)鎖模激光器中的電控偏振控制器，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的偏振控制；若鎖模狀態(tài)識(shí)別為鎖模，則進(jìn)入失鎖監(jiān)測(cè)模式；若監(jiān)測(cè)到失鎖，執(zhí)行隨機(jī)碰撞恢復(fù)算法；若恢復(fù)鎖模成功，則回到失鎖監(jiān)測(cè)模式；一定嘗試次數(shù)后，若恢復(fù)鎖模失敗，則重新執(zhí)行最優(yōu)化算法。本發(fā)明解決了基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的被動(dòng)鎖模激光器中偏振控制問題，根據(jù)所需要的脈沖狀態(tài)，鎖模激光器可以快速自動(dòng)鎖模且穩(wěn)定工作在目標(biāo)脈沖狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎖模激光器及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多種脈沖狀態(tài)下自動(dòng)鎖模的擬人方法。

背景技術(shù)

鎖模激光器是當(dāng)今光電子技術(shù)領(lǐng)域最前沿、最活躍的研究方向之一。鎖模激光器不僅僅是超快光學(xué)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，其在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中都發(fā)揮著重要的作用。

鎖模的實(shí)現(xiàn)方式有主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模以及混合鎖模。其中，基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)(Nonlinear polarization rotation，NPR)的被動(dòng)鎖模因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的脈沖性能備受學(xué)術(shù)界的親睞。但是，基于NPR的被動(dòng)鎖模激光器的偏振敏感性一直困擾著其在工業(yè)界的大幅應(yīng)用。針對(duì)這一難題，法國(guó)勃艮第大學(xué)的U.Andral等人(Optica,2,275,2015)和英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的R.I.Woodward等人(Scientific Reports,6,37616,2016)先后利用遺傳(演化)算法，結(jié)合電控偏振控制器(Electrical polarization controller，EPC)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)鎖模。受制于離線的實(shí)驗(yàn)裝置(示波器加PC)和復(fù)雜的算法，這兩個(gè)鎖模激光器自動(dòng)鎖模耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)20分鐘。隨著時(shí)間的進(jìn)一步推移，美國(guó)Kapteyn-Murnane實(shí)驗(yàn)室的D.G.Winters等人利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)鎖模，此外，他們還利用爬山算法來應(yīng)對(duì)失鎖(OpticsExpress,25,33216,2017)。他們的激光器最快能夠在90秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖模，在30秒內(nèi)從失鎖中恢復(fù)鎖模。然而，因?yàn)槭фi中可能出現(xiàn)的調(diào)Q不穩(wěn)定性有很高的功率，極有可能對(duì)激光器后面級(jí)聯(lián)的器件造成不可逆的損傷，這樣的時(shí)間性能還是無法滿足一些要求嚴(yán)苛的工業(yè)需求。另外，目前的自動(dòng)鎖模激光器大多都只能支持基頻鎖模的輸出，導(dǎo)致它們無法適用于不同的場(chǎng)景。由此可見，對(duì)快速自動(dòng)鎖模技術(shù)的需求與日俱增。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種自動(dòng)偏振控制方法，用來控制偏振和識(shí)別鎖模狀態(tài)，以此來解決基于NPR的被動(dòng)鎖模激光器的偏振控制問題，實(shí)現(xiàn)快速的自動(dòng)鎖模，從而拓寬基于NPR鎖模激光器的應(yīng)用場(chǎng)景。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何解決基于NPR的被動(dòng)鎖模激光器的偏振控制問題，實(shí)現(xiàn)快速的自動(dòng)鎖模，從而拓寬基于NPR鎖模激光器的應(yīng)用場(chǎng)景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于多種脈沖狀態(tài)下自動(dòng)鎖模的擬人方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1、鎖模激光器的輸出信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換及模數(shù)轉(zhuǎn)換器高速采樣后得到的時(shí)域波形信號(hào)送入計(jì)算中心，用于進(jìn)行鎖模狀態(tài)識(shí)別；

步驟2、若所述鎖模狀態(tài)識(shí)別為未鎖模，則執(zhí)行最優(yōu)化算法，否則，轉(zhuǎn)到步驟5；

步驟3、根據(jù)所述最優(yōu)化算法的搜索結(jié)果，所述計(jì)算中心控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生四路直流電壓；

步驟4、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的所述四路直流電壓驅(qū)動(dòng)所述鎖模激光器中的電控偏振控制器，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的偏振控制；

步驟5、進(jìn)入失鎖監(jiān)測(cè)模式；

步驟6、若監(jiān)測(cè)到失鎖，則定義最大嘗試次數(shù)為N，嘗試次數(shù)初始為1，執(zhí)行隨機(jī)碰撞恢復(fù)算法；