一種在光纖激光器自啟動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)鎖模信號(hào)穩(wěn)定性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛秒光纖激光器類，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)是在飛秒光纖激光器自動(dòng)鎖模的過(guò)程中提供一種能夠檢測(cè)種子源信號(hào)幅值穩(wěn)定度的方法，這種方法可以在鎖模自啟動(dòng)過(guò)程中有效的濾除不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)，挑選出穩(wěn)定度好的狀態(tài)，增強(qiáng)自啟動(dòng)過(guò)程的可靠性，提高飛秒光纖激光器的整體性能。
【背景技術(shù)】
[0002]超快激光技術(shù)是光學(xué)研宄領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，其中飛秒脈沖激光具有極高的峰值功率和時(shí)間分辨性，廣泛用于光學(xué)顯微成像、太赫茲產(chǎn)生、非線性效應(yīng)、激光測(cè)距、精細(xì)加工、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的飛秒激光產(chǎn)生都是依賴固體激光器，例如應(yīng)用最廣泛的鈦寶石激光器。但是這類激光器均采用空間光結(jié)構(gòu)，造價(jià)昂貴且維護(hù)復(fù)雜，對(duì)使用環(huán)境有相當(dāng)高的要求，因此主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中。相比之下，飛秒光纖激光器采用光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激光的產(chǎn)生和放大，具有低成本和高穩(wěn)定性的特性，在許多領(lǐng)域可以替代固體激光器，并且在精密加工等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出尤為明顯的優(yōu)越性，因此成為近年來(lái)的研發(fā)和應(yīng)用熱點(diǎn)。
[0004]飛秒光纖激光系統(tǒng)中的一個(gè)重要技術(shù)是自動(dòng)鎖模技術(shù)，其中一種有效的手段是采用偏振旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖模，具體做法在環(huán)形腔中加入一個(gè)電控的偏振控制器EPC，通過(guò)調(diào)節(jié)EPC的電壓擠壓光纖，可以改變環(huán)路中的偏振狀態(tài)和折射率，通過(guò)檢測(cè)輸出信號(hào)的幅度和頻率，形成反饋回路，最終實(shí)現(xiàn)鎖模輸出。對(duì)輸出光信號(hào)的檢測(cè)，通常是采用光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，當(dāng)鎖模狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)特定重復(fù)頻率(該頻率值與腔長(zhǎng)有關(guān))的周期性脈沖信號(hào)，將該信號(hào)送入計(jì)數(shù)器，如計(jì)數(shù)結(jié)果符合設(shè)定結(jié)果，即認(rèn)為鎖模成功。
[0005]由于一個(gè)環(huán)形腔通常會(huì)有多個(gè)鎖模狀態(tài)，而這些狀態(tài)又有好壞之分:好的鎖模狀態(tài)頻率穩(wěn)定，幅度抖動(dòng)小；而不好的鎖模狀態(tài)幅度抖動(dòng)較大。上述的直接檢測(cè)的方法無(wú)法分辨鎖模狀態(tài)的幅度抖動(dòng)，因此這種檢測(cè)方式的輸出結(jié)果會(huì)包含幅度抖動(dòng)較大的鎖模狀態(tài)，這種情況通常對(duì)應(yīng)非高斯型的光譜，不利于后級(jí)的展寬、壓縮和放大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)激光器在自動(dòng)鎖模過(guò)程中由于比較電平不可調(diào)導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出高穩(wěn)定性的鎖模狀態(tài)而提出的一種新型的識(shí)別高穩(wěn)定性的鎖模狀態(tài)的方法，該方法使用了動(dòng)態(tài)的調(diào)整比較電平值來(lái)濾除掉鎖模狀態(tài)下穩(wěn)定性比較差的信號(hào)，從而篩選出高穩(wěn)定性的種子源信號(hào)。在反饋回路中加入了一個(gè)高速比較器，并且其閾值電平可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，不僅可以分辨出脈沖信號(hào)的重復(fù)頻率，并且能夠準(zhǔn)確的判斷光信號(hào)的幅度抖動(dòng)范圍，通過(guò)設(shè)定合適的區(qū)間，目前的方法由于比較電平不可調(diào)節(jié)，只要是比較電平之上的波形都會(huì)被計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)到，但是幅值不穩(wěn)定的波形無(wú)法被識(shí)別出來(lái)，而根據(jù)計(jì)數(shù)值來(lái)判斷鎖模狀態(tài)的方法也就無(wú)法識(shí)別出不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)，而采用動(dòng)態(tài)調(diào)整比較電平，則可以解決此問(wèn)題，準(zhǔn)確的找到高穩(wěn)定性的鎖模狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種在光纖激光器自啟動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)鎖模信號(hào)穩(wěn)定性的方法，該方法包括以下具體步驟:
a、先進(jìn)行手動(dòng)鎖模，然后設(shè)定比較電平值在鎖模信號(hào)幅值的50%，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并從中篩選出種子源信號(hào)頻率計(jì)數(shù)countjnax正確的信號(hào)；
b、調(diào)整比較電平值，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果此時(shí)的信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)小于count_max的90%，則減小比較電平值；如果此時(shí)的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)大于count_max的90%，則增大比較電平值，如此反復(fù)，直到輸出的脈沖個(gè)數(shù)為count_max的90%時(shí)，記錄對(duì)應(yīng)的比較電平值 compare_lever_90percent ；
c、調(diào)整比較電平值，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果此時(shí)的信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)小于count_max的10%，則減小比較電平值；如果此時(shí)的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)大于count_max的10%，則增大比較電平值，如此反復(fù)，直到輸出的脈沖個(gè)數(shù)為count_max的10%時(shí)，記錄對(duì)應(yīng)的比較電平值 compare_lever_10percent ；
d、把10%的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的比較電平值(compare_lever_10percent)減去90%的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的比較電平值(compare_lever_90percent)，如果差值在一定的范圍，則認(rèn)為此鎖模狀態(tài)下的信號(hào)穩(wěn)定性比較好，否則認(rèn)為此鎖模狀態(tài)不好，直接丟棄。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)調(diào)整比較電平的方法濾除不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)，解決了目前僅依靠判斷不可調(diào)節(jié)的比較電平情況下的鎖模狀態(tài)計(jì)數(shù)值而無(wú)法識(shí)別出不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)的問(wèn)題，保證了激光器在自啟動(dòng)階段能夠準(zhǔn)確的找到高穩(wěn)定性的鎖模狀態(tài)，同時(shí)也提升了激光器的整機(jī)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明比較電平調(diào)整示意圖；
圖2為本發(fā)明尋找比較電平B點(diǎn)和C點(diǎn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解。
實(shí)施例
[0011]參閱圖1，圖中:
⑴、比較電平設(shè)定在A點(diǎn):激光器開機(jī)之后，先把比較電平設(shè)定在一個(gè)比較低的值(A點(diǎn))，然后進(jìn)行掃描EPC的X軸、Y軸和Z軸，得到激光器種子源信號(hào)頻率計(jì)數(shù)在正確范圍的波形；
⑵、電平比較后輸出90%的波形:針對(duì)⑴得到的波形反復(fù)調(diào)整比較電平的值，使得電平比較后輸出的脈沖計(jì)數(shù)值為⑴認(rèn)為的正確波形的脈沖計(jì)數(shù)的90%左右，則設(shè)定此點(diǎn)為B
占.V， ⑶、電平比較后輸出10%的波形:針對(duì)(I)得到的波形反復(fù)調(diào)整比較電平的值，使得電平比較后輸出的脈沖計(jì)數(shù)值為⑴認(rèn)為的正確波形的脈沖計(jì)數(shù)的10%左右，則設(shè)定此點(diǎn)為C
占.V，
(4)、B點(diǎn)比較電平和C點(diǎn)比較電平的差值:把步驟⑵得到的B點(diǎn)的比較電平和步驟⑶得到的C點(diǎn)的比較電平相減，如果差值在波形幅值的10%的范圍之內(nèi)則認(rèn)為此鎖模狀態(tài)波形比較穩(wěn)定，否則直接丟棄。
[0012] 參閱圖2:
自動(dòng)尋找比較電平B點(diǎn)流程:先初始化設(shè)定一個(gè)比較電平值，然后對(duì)電平比較之后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果脈沖計(jì)數(shù)值為比較電平在A點(diǎn)的正確波形的脈沖計(jì)數(shù)的90%左右，則設(shè)定此點(diǎn)為B點(diǎn)；否則重新調(diào)整比較電平值，再次進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此反復(fù)，直到滿足條件為止；自動(dòng)尋找比較電平C點(diǎn)流程:先初始化設(shè)定一個(gè)比較電平值，然后對(duì)電平比較之后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果脈沖計(jì)數(shù)值為比較電平在A點(diǎn)的正確波形的脈沖計(jì)數(shù)的10%左右，則設(shè)定此點(diǎn)為C點(diǎn)；否則重新調(diào)整比較電平值，再次進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此反復(fù)，直到滿足條件為止。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在光纖激光器自啟動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)鎖模信號(hào)穩(wěn)定性的方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟: a、先進(jìn)行手動(dòng)鎖模，然后設(shè)定比較電平值在鎖模信號(hào)幅值的50%，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并從中篩選出種子源信號(hào)頻率計(jì)數(shù)countjnax正確的信號(hào)； b、調(diào)整比較電平值，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果此時(shí)的信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)小于count_max的90%，則減小比較電平值；如果此時(shí)的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)大于count_max的90%，則增大比較電平值，如此反復(fù)，直到輸出的脈沖個(gè)數(shù)為count_max的90%時(shí)，記錄對(duì)應(yīng)的比較電平值 compare_lever_90percent ； c、調(diào)整比較電平值，并對(duì)比較后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果此時(shí)的信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)小于count_max的10%，則減小比較電平值；如果此時(shí)的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)大于count_max的10%，則增大比較電平值，如此反復(fù)，直到輸出的脈沖個(gè)數(shù)為count_max的10%時(shí)，記錄對(duì)應(yīng)的比較電平值 compare_lever_10percent ； d、把10%的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的比較電平值減去90%的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的比較電平值，如果差值在一定的范圍，則認(rèn)為此鎖模狀態(tài)下的信號(hào)穩(wěn)定性比較好，否則認(rèn)為此鎖模狀態(tài)不好，直接丟棄。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在光纖激光器自啟動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)鎖模信號(hào)穩(wěn)定性的方法，該方法使用了動(dòng)態(tài)的調(diào)整比較電平值來(lái)濾除掉鎖模狀態(tài)下穩(wěn)定性比較差的信號(hào)，從而篩選出高穩(wěn)定性的種子源信號(hào)。在反饋回路中加入了一個(gè)高速比較器，并且其閾值電平可以通過(guò)FPGA動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，不僅可以分辨出脈沖信號(hào)的重復(fù)頻率，并且能夠準(zhǔn)確的判斷光信號(hào)的幅度抖動(dòng)范圍。通過(guò)采用動(dòng)態(tài)調(diào)整比較電平的方法，設(shè)定合適的區(qū)間以濾除不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)，解決了目前僅依靠判斷不可調(diào)節(jié)的比較電平情況下的鎖模狀態(tài)計(jì)數(shù)值而無(wú)法識(shí)別出不穩(wěn)定的鎖模狀態(tài)的問(wèn)題，保證了激光器在自啟動(dòng)階段能夠準(zhǔn)確的找到高穩(wěn)定性的鎖模狀態(tài)，同時(shí)也提升了激光器的整機(jī)性能。
【IPC分類】H01S3-11, H01S3-067, H01S3-098
【公開號(hào)】CN104538825
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015605
【發(fā)明人】曾和平, 陳杰, 張帥
【申請(qǐng)人】上海朗研光電科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日