[发明专利]一种用于多种脉冲状态下自动锁模的拟人方法

说明书

本发明公开了一种用于多种脉冲状态下自动锁模的拟人方法，包括步骤：锁模激光器的输出信号经过高速采样后送入计算中心，用于进行锁模状态识别；若锁模状态识别为未锁模，则执行最优化算法；根据最优化算法的搜索结果，计算中心产生四路直流电压驱动锁模激光器中的电控偏振控制器，从而实现自动的偏振控制；若锁模状态识别为锁模，则进入失锁监测模式；若监测到失锁，执行随机碰撞恢复算法；若恢复锁模成功，则回到失锁监测模式；一定尝试次数后，若恢复锁模失败，则重新执行最优化算法。本发明解决了基于非线性偏振旋转锁模的被动锁模激光器中偏振控制问题，根据所需要的脉冲状态，锁模激光器可以快速自动锁模且稳定工作在目标脉冲状态。

技术领域

本发明涉及锁模激光器及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于多种脉冲状态下自动锁模的拟人方法。

背景技术

锁模激光器是当今光电子技术领域最前沿、最活跃的研究方向之一。锁模激光器不仅仅是超快光学系统研究的基础和出发点，其在科学研究和工业应用中都发挥着重要的作用。

锁模的实现方式有主动锁模、被动锁模以及混合锁模。其中，基于非线性偏振旋转(Nonlinear polarization rotation，NPR)的被动锁模因其简单的结构和优异的脉冲性能备受学术界的亲睐。但是，基于NPR的被动锁模激光器的偏振敏感性一直困扰着其在工业界的大幅应用。针对这一难题，法国勃艮第大学的U.Andral等人(Optica,2,275,2015)和英国帝国理工学院的R.I.Woodward等人(Scientific Reports,6,37616,2016)先后利用遗传(演化)算法，结合电控偏振控制器(Electrical polarization controller，EPC)实现了自动锁模。受制于离线的实验装置(示波器加PC)和复杂的算法，这两个锁模激光器自动锁模耗时长达20分钟。随着时间的进一步推移，美国Kapteyn-Murnane实验室的D.G.Winters等人利用遗传算法实现了自动锁模，此外，他们还利用爬山算法来应对失锁(OpticsExpress,25,33216,2017)。他们的激光器最快能够在90秒内实现自动锁模，在30秒内从失锁中恢复锁模。然而，因为失锁中可能出现的调Q不稳定性有很高的功率，极有可能对激光器后面级联的器件造成不可逆的损伤，这样的时间性能还是无法满足一些要求严苛的工业需求。另外，目前的自动锁模激光器大多都只能支持基频锁模的输出，导致它们无法适用于不同的场景。由此可见，对快速自动锁模技术的需求与日俱增。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种自动偏振控制方法，用来控制偏振和识别锁模状态，以此来解决基于NPR的被动锁模激光器的偏振控制问题，实现快速的自动锁模，从而拓宽基于NPR锁模激光器的应用场景。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何解决基于NPR的被动锁模激光器的偏振控制问题，实现快速的自动锁模，从而拓宽基于NPR锁模激光器的应用场景。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于多种脉冲状态下自动锁模的拟人方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、锁模激光器的输出信号经过光电转换及模数转换器高速采样后得到的时域波形信号送入计算中心，用于进行锁模状态识别；

步骤2、若所述锁模状态识别为未锁模，则执行最优化算法，否则，转到步骤5；

步骤3、根据所述最优化算法的搜索结果，所述计算中心控制数模转换器产生四路直流电压；

步骤4、所述数模转换器输出的所述四路直流电压驱动所述锁模激光器中的电控偏振控制器，从而实现自动的偏振控制；

步骤5、进入失锁监测模式；

步骤6、若监测到失锁，则定义最大尝试次数为N，尝试次数初始为1，执行随机碰撞恢复算法；