[发明专利]一种超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法及装置

权利要求书

1.一种超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，应用于由主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)组成的光学系统，其特征在于，包括以下步骤：

对主飞秒激光器(1)的重复频率进行锁定：对所述主飞秒激光器(1)输出的重复频率信号进行探测，从探测得到的重复频率信号中提取出高次谐波信号；将所述高次谐波信号与具有高稳定度的信号进行混频得到第一混频信号，将第一混频信号通过PI控制器生成相应的误差控制信号；根据所述误差控制信号生成相应的反馈电压，利用反馈电压控制激光器谐振腔的腔长或腔内介质的折射率，从而控制主飞秒激光器(1)的重复频率；

对从飞秒激光器(2)的重复频率进行锁定：将完成锁定的主飞秒激光器(1)作为稳定的源，将其输出的重复频率的高次谐波信号分为两路，其中一路高次谐波信号进行分频，另一路高次谐波信号触发DDS信号发生器；将所述主飞秒激光器(1)输出的高次谐波信号与经过四分频的信号进行混频得到第二混频信号，将所述从飞秒激光器(2)输出的高次谐波信号与触发DDS信号发生器后产生的信号进行混频得到第三混频信号；将所述第二混频信号和第三混频信号进行混频处理，得到第四混频信号；将所述第四混频信号经PI控制器转换为误差控制信号，根据所述误差控制信号生成相应的反馈电压，利用反馈电压控制激光器谐振腔的腔长或腔内介质的折射率，从而控制从飞秒激光器(2)的重复频率，实现异步锁定。

2.根据权利要求1所述的超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，其特征在于，对从飞秒激光器(2)的重复频率进行锁定步骤中，根据期望的主飞秒激光器(1)与从飞秒激光器(2)的重复频率的差值设置所述DDS信号发生器的输出值。

3.根据权利要求2所述的超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，其特征在于，对从飞秒激光器(2)的重复频率进行锁定步骤中，对所述第二混频信号滤除其差频信号，保留其和频信号；对所述第三混频信号滤除其差频信号，保留其和频信号；然后将所述第二混频信号的和频信号与所述第三混频信号的和频信号进行混频处理，得到第四混频信号，并对所述第四混频信号滤除其和频信号，得到的第四混频信号的差频信号，将所述第四混频信号的差频信号经PI控制器转换得到误差控制信号。

4.根据权利要求1所述的超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述主飞秒激光器(1)输出的重复频率信号和所述从飞秒激光器(2)输出的重复频率信号进行混频，并滤除其和频信号，得到其差频信号，即为实际重复频率差信号；将所述差频信号输入频率计数器中进行实时监测。

5.根据权利要求1～4任一项所述的超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，其特征在于，根据所述误差控制信号生成相应的反馈电压，用于控制主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)的重复频率的手段包括但不仅限于：

1)将反馈电压加载在主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)谐振腔内一镜片的压电陶瓷的供电端，改变主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)谐振腔的腔长；

2)将反馈电压加载在主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)谐振腔内固定有光纤的压电陶瓷的供电端，改变主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)谐振腔内光纤的长度；

3)将反馈电压加载在主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)谐振腔内电光晶体的两侧，改变电光晶体的折射率大小。

6.一种超短脉冲激光重复频率的异步锁定装置，应用于权利要求1～5任一项所述的超短脉冲激光重复频率的异步锁定方法，包括主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)，其特征在于，还包括第一PI控制器(4)、第二PI控制器(5)和重复频率锁定装置，其中：

所述重复频率锁定装置的第一输出端与所述第一PI控制器(4)的输入端连接；所述重复频率锁定装置的第二输出端与所述第二PI控制器(5)的输入端连接；

所述重复频率锁定装置用于根据所述主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)分别输出的重复频率信号进行处理，分别经过所述第一PI控制器(4)、第二PI控制器(5)生成相应的误差控制信号，再分别根据误差控制信号生产相应的反馈电压，利用反馈电压控制激光器谐振腔的腔长或腔内介质的折射率，从而改变主飞秒激光器(1)、从飞秒激光器(2)的激光重复频率。