[发明专利]一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种应用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置及检测方法，属于激光设备技术领域，所述光谱检测装置包括沿着激光信号传输方向通过光纤连接的光纤分束器、第一光纤环形器和第二光纤环形器、第一光纤光栅和第二光纤光栅、第一光电转换单元和第二光电转换单元，还包括分压电路、高速比较器和信号产生器温度控制模块，和温度控制模块。本发明采用温度控制模块热调谐两只窄带光纤光栅的方法实现相位调制激光脉冲的间接光谱检测，有效地排除激光能量、脉冲宽度等因素对检测结果的干扰，实现了高准确性检测，同时热调谐光纤光栅的外界环境温度可实现不同光谱展宽状态的辨别，应用范围拓展，操作简单方便。

技术领域

本发明属于激光设备技术领域，具体涉及一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置及检测方法。

背景技术

大型高功率激光装置通常采用波导相位调制技术实现小宽带光源的产生，以满足装置抑制大口径光学元件SBS效应和光谱色散匀滑的需求，如美国的NIF激光装置，法国的LMJ激光装置以及中国的神光系列激光装置。在装置运行过程中，如果单纵模激光脉冲经相位调制展宽到大于抑制SBS效应所需的带宽，激光在后续系统传输则是安全的，如果未发生展宽或者展宽量较小，则不能有效抑制SBS效应，对大口径光学元件可能会造成很大的损伤。因此，为了确保装置运行的安全性，需要在对激光脉冲信号进行光谱检测，用以判断确认单纵模激光脉冲是否经相位调制被展宽到系统规定的光谱带宽。

根据Peter J.W，Mark W.B，Gaylen V.E，et al.NIF injection lasersystem.Proc.SPIE，5341：146–155，2004，美国NIF激光装置的研究人员采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测装置直接对相位调制激光脉冲的光谱信息进行检测、判断。类似的，根据Jolly A，Gleyze J F，Penninckx D，et al.Fiber lasers integration forLMJ[J].C.R.Phys，2006，7(2)：，198－212，法国LMJ激光装置的研究人员也采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测装置实现对相位调制激光脉冲的光谱检测。这种基于单光纤光栅的直接光谱检测装置对激光脉冲的能量、脉冲宽度、光谱调制形状的适用性较差，检测过程与激光信号的能量相关，容易受到激光信号中ASE的影响。此外，由于窄带光纤光栅非常精密敏感，容易受到环境温度等因素的影响，在实际使用中，基于单光纤光栅的直接光谱检测装置容易出错，产生错误判断。根据Patrick K.R，Darrel lJ.A，Jens S，etal.Injection of a PhaseModulated Source into the Z－Beamlet Laser forIncreased Energy Extraction.Sand2014－20011，美国ZBL装置的研究人员采用一种基于光学外差探测技术的光谱检测装置实现了对相位调制激光脉冲的光谱检测，这种装置的单元模块构成较多，结构复杂，成本较高，同时由于需要调节的参量较多，不利于大型激光装置的运行维护。

发明内容

针对现有技术的种种不足，本申请提供了一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置及检测方法，通过采用两只窄带光纤光栅，并使用温度控制模块分别热调谐两只窄带光纤光栅的中心反射波长，使第一光纤光栅的中心反射波长处于激光信号的中心波长附近，使第二光纤光栅的中心反射波长处于激光信号的边带处，所述的两只光纤光栅反射选定不同光谱成分的激光信号。将所述激光信号进行光电转换处理后比较两路电信号的幅度大小，然后根据比较结果输出检测判断信号，实现信号光谱的检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，沿着激光信号传输方向通过光纤连接有用以将激光信号源1发出的激光信号按比例分成两束的光纤分束器2；沿一分束激光信号所在支路方向依次连接有第一光纤环形器3、第一光电转换单元9、用于将第一光电转换单元获得的电信号进行等幅压缩的分压电路11、高速比较器12，沿另一分束激光信号所在支路方向依次连接有第二光纤环形器4、第二光电转换单元10、高速比较器12；