本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種在飛秒光纖激光器運(yùn)行過程中診斷其鎖模狀態(tài)的裝置及方法。

背景技術(shù)：

飛秒光梳誕生于上世紀(jì)末，它可以簡單有效的進(jìn)行光學(xué)頻率合成和測量，對于計(jì)量科學(xué)尤其是對于頻率計(jì)量產(chǎn)生了極大的推動作用，直接導(dǎo)致了光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)研究的跨越發(fā)展。隨著光梳技術(shù)的發(fā)展以及各行各業(yè)對其需求的增大，基于鈦寶石鎖模激光器的傳統(tǒng)光梳系統(tǒng)由于價格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積功耗大，特別是對于維護(hù)和需要苛刻的工作環(huán)境等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。近年來，基于光纖飛秒激光器技術(shù)的光纖飛秒光梳系統(tǒng)具有體積小、功耗低、穩(wěn)定度高、操作性靈活等優(yōu)點(diǎn)，在光頻測量領(lǐng)域、超穩(wěn)微波產(chǎn)生、大尺度空間距離高精度測量、高精度時間頻率傳遞等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

飛秒光梳的基礎(chǔ)是鎖模激光器，鎖模狀態(tài)的診斷技術(shù)是研制自動工作光梳系統(tǒng)的關(guān)鍵。尤其對于特殊場合應(yīng)用的光梳系統(tǒng)(例如空間光梳)，傳統(tǒng)鎖模檢測方法是通過光電二級管將輸出光信號轉(zhuǎn)換為電信號，當(dāng)鎖模狀態(tài)出現(xiàn)時，會產(chǎn)生一個特定重復(fù)頻率的周期性脈沖信號，通過動態(tài)調(diào)整比較電平值的方法來濾除掉穩(wěn)定性較差的信號，從而選出穩(wěn)定性較高的信號，將該信號送入計(jì)數(shù)器，如果計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)符合設(shè)定結(jié)果即認(rèn)定鎖模成功。該方法僅適合脈沖寬、重復(fù)頻率低的光纖飛秒光梳的鎖模判斷。對于面向精密測量領(lǐng)域的飛秒光梳來說，其具有短脈沖，高譜寬、高重復(fù)頻率等特點(diǎn)。因此，無法采用該方法進(jìn)行鎖模判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、判斷準(zhǔn)確度高、可靠性高、適用性強(qiáng)的可應(yīng)用于精密測量領(lǐng)域的飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)自動檢測裝置及方法。

解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：在箱體的左側(cè)內(nèi)壁中部設(shè)置有光纖準(zhǔn)直器，箱體底部光出射方向設(shè)置有第一帶通濾波片，第一帶通濾波片左側(cè)光出射方向設(shè)置有第二帶通濾波片，箱體右側(cè)內(nèi)壁中部設(shè)置有光電探測器，光電探測器與電壓監(jiān)測單元電連接，箱體頂部設(shè)置有箱蓋。

本發(fā)明的光纖準(zhǔn)直器內(nèi)設(shè)置有梯度折射率透鏡，梯度折射率透鏡的節(jié)距為0.23或0.29，面角度為0°或者8°，梯度折射率透鏡鏡面上真空蒸鍍有12～18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜，增透膜光譜范圍為1250～1650nm，有效焦距為1.85～1.99mm。

本發(fā)明的第一帶通濾波片的中心波長為1480nm、1490nm、1500nm、1510nm，帶寬為4～10nm，中心透過率為50％～90％。

本發(fā)明的第二帶通濾波片的結(jié)構(gòu)參數(shù)與第一帶通濾波片的完全相同。

本發(fā)明的光電探測器為由銦鎵砷制成的光電探測器，光敏面積為1～10mm²,波長為1000～1700nm，帶寬5～100MHz。

利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)檢測的方法，包括以下步驟：

S1、飛秒光纖激光器開機(jī)，將部分光作為監(jiān)測光引入飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)檢測裝置；

S2、第一帶通濾波片和第二帶通濾波片保留判據(jù)波段激光，濾除其他波段激光；

S3、經(jīng)過濾波的激光通入光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；

S4、飛秒光纖激光器運(yùn)行過程中電壓監(jiān)測單元時刻監(jiān)測判據(jù)波長的電壓信號；

S5、將監(jiān)測判據(jù)波長的電壓值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)判據(jù)波長電壓值不小于基準(zhǔn)電壓時飛秒光纖激光器處于鎖定狀態(tài)，否則為失鎖狀態(tài)，繼續(xù)監(jiān)測判據(jù)波長電壓信號。

本發(fā)明采用了在箱體左側(cè)內(nèi)壁設(shè)置有光纖準(zhǔn)直器將激光變成準(zhǔn)直光，再通過第一帶通濾波片和第二帶通濾波片濾除其他波段激光，保留判據(jù)波段激光，設(shè)置在箱體右側(cè)內(nèi)壁的光電探測器將接收到的樂信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺呻妷罕O(jiān)測單元進(jìn)行判定比較，從而確定光纖激光器的鎖模狀態(tài)。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：解決了在精密儀器測量領(lǐng)域具有短脈沖、高譜寬、高重復(fù)頻率特點(diǎn)的飛秒光纖激光器在啟動時難以判斷工作狀態(tài)的問題，以便保證了基于飛秒光纖激光器的系統(tǒng)能夠正常工作。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、判斷準(zhǔn)確度高、可靠性高、適用性強(qiáng)，尤其適合高重復(fù)頻率飛秒光纖激光器的自動鎖模狀態(tài)判定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的方法流程圖。

圖中：1、箱蓋；2、光纖準(zhǔn)直器；3、第一帶通濾波片；4、第二帶通濾波片；5、光電探測器；6、電壓監(jiān)測單元；7、箱體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

在圖1中，本發(fā)明一種飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)檢測裝置包括：

在箱體7的左側(cè)內(nèi)壁中部安裝有光纖準(zhǔn)直器2，將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光，光纖準(zhǔn)直器2內(nèi)安裝有梯度折射率透鏡，該梯度折射率透鏡的節(jié)距為0.23，面角度為0°，梯度折射率透鏡鏡面上真空蒸鍍15層二氧化鋯或二氧化硅增透膜，增透膜光譜為1500～1550nm，有效焦距為1.94mm，箱體7底部光出射方向用螺紋緊固連接件固定連接安裝有第一帶通濾波片3，第一帶通濾波片3左側(cè)光出射方向用螺紋緊固連接件固定連接安裝有第二帶通濾波片4，第一帶通濾波片3和第二帶通濾波片4濾除其他波段激光，保留判據(jù)波段激光，本實(shí)施例的第一帶通濾波片3和第二帶通濾波片4的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同，第一帶通濾波片3和第二帶通濾波片4的中心波長為1510nm或1500nm，帶寬為6nm，中心透過率為80％，箱體7的右側(cè)內(nèi)壁中部固定安裝有光電探測器5，經(jīng)過濾波的激光通入光電探測器5，將樂信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，進(jìn)一步地，本實(shí)施例的光電探測器5為由銦鎵砷制成的光電探測器5，光敏面積為3.14mm²，波長為1400～1600nm，帶寬為10MHz，光電探測器5與電壓監(jiān)測單元6電連接，光電探測器5將電壓信號傳輸給電壓監(jiān)測單元6，電壓監(jiān)測單元6在飛秒光纖激光器運(yùn)行過程中時刻監(jiān)測判據(jù)波長的電壓信號，將監(jiān)測判據(jù)波長的電壓值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電壓值大于基準(zhǔn)電壓時，則激光器處于鎖定狀態(tài)，否則為失鎖狀態(tài)，繼續(xù)監(jiān)測電壓信號，箱體7的頂部用螺紋緊固連接件固定連接有箱蓋7，箱蓋7用硬鋁加工而成。

實(shí)施例2

在上述實(shí)施例1中，本實(shí)施例的梯度折射率透鏡鏡面上真空蒸鍍12層二氧化鋯或二氧化硅增透膜，增透膜光譜為1250～1500nm，有效焦距為1.85mm，第一帶通濾波片3和第二帶通濾波片4的中心波長為1480nm或1490nm，帶寬為4nm，中心透過率為50％，光電探測器5光敏面積為1mm²，波長為1000～1400nm，帶寬為5MHz，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例3

在上述實(shí)施例1中，本實(shí)施例的梯度折射率透鏡鏡面上真空蒸鍍18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜，增透膜光譜為1550～1650nm，有效焦距為1.99mm，第一帶通濾波片3和第二帶通濾波片4的中心波長為1500nm或1510nm，帶寬為10nm，中心透過率為90％，光電探測器5光敏面積為10mm²，波長為1600～1700nm，帶寬為5MHz，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施例1～3中，本實(shí)施例的梯度折射率透鏡的節(jié)距為0.29，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施例1～3中，本實(shí)施例的梯度折射率透鏡面角度為8°，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實(shí)施例1完全相同。

如圖2所示，使用上述的裝置進(jìn)行飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)檢測的方法，包括以下步驟：

S1、飛秒光纖激光器開機(jī)，將部分光作為監(jiān)測光引入飛秒光纖激光器鎖模狀態(tài)檢測裝置；

S2、第一帶通濾波片和第二帶通濾波片保留判據(jù)波段激光，濾除其他波段激光；

S3、經(jīng)過濾波的激光通入光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；

S4、飛秒光纖激光器運(yùn)行過程中電壓監(jiān)測單元時刻監(jiān)測判據(jù)波長的電壓信號；

S5、將監(jiān)測判據(jù)波長的電壓值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)判據(jù)波長電壓值不小于基準(zhǔn)電壓時飛秒光纖激光器處于鎖定狀態(tài)，否則為失鎖狀態(tài)，繼續(xù)監(jiān)測判據(jù)波長電壓信號。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。