[发明专利]一种用于产生灵巧波形高功率微波的光纤激光器

说明书

本申请涉及微波和激光器技术领域，公开了一种用于产生灵巧波形高功率微波的光纤激光器，包括：脉冲激光产生模块，用于产生初始的脉冲激光；灵巧波形脉冲簇光纤激光种子调制模块，用于根据任意时域波形强度调制信号对脉冲激光进行调制，输出灵巧波形脉冲簇光纤激光种子；多级功率放大模块，用于将脉冲激光输出峰值功率提升至百kW量级，输出灵巧波形高能脉冲簇光纤激光；激光信号检测模块，用于实时获取灵巧波形高能脉冲簇光纤激光输出功率和波形数据；算法处理模块，用于采用自适应扰动矢量算法更新时域波形强度调制信号，以使输出波形趋向目标波形。这样可显著提升高能脉冲的时域整形精度和效率，实现任意目标灵巧波形高能脉冲簇光纤激光输出。

技术领域

本发明涉及微波和激光器技术领域，特别是涉及一种用于产生灵巧波形高功率微波的光纤激光器。

背景技术

灵巧波形高能脉冲簇光纤激光器采用主振荡功率放大设计，由灵巧波形脉冲簇光纤激光种子经多级功率放大提升脉冲能量，具有高增益、高功率、高光束质量、高操作灵活性等特点。但值得注意的是，功率放大过程中为提取高脉冲能量，脉冲时间尺度上激发态粒子大量消耗将产生增益饱和效应，致使波形产生前沿增益高于后沿的显著畸变，严重影响灵巧波形高能脉冲簇光纤激光输出效果。因此，如何有效解决功率放大过程中的波形畸变问题是实现灵巧波形高能脉冲簇光纤激光器的关键。

目前在脉冲簇光纤激光包络整形实验中，通常采用基于系统传递函数测算与迭代分析相结合的解析方案以实现多种脉冲包络形状。然而，在高能脉冲簇光纤激光包络整形实验中，多级功率放大累积的增益饱和效应影响更为复杂，难以基于系统传递函数测算的相关解析方案准确求解。现有优化算法在脉冲整形应用过程中，其处理机制存在两处短板：其一是采用整体修正策略，即以整体波形改善为依据更新数据组。这将导致普遍的不利情况，当劣化数据与优化数据的综合影响表现为整体波形改善时，更新数据组中将掺杂局部劣化数据。其二是固化的数据搜索模式难以适应变化的系统状态。这导致现有优化算法即使解决简单的波形畸变也至少需要数千次的迭代优化。

此外，目前关于高能脉冲簇光纤激光包络整形研究主要报道了矩形包络整形的相关成果，而高频子脉冲整形设计也通常局限于类高斯脉冲或近似正弦波形的单波形、单重频输出。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于产生灵巧波形高功率微波的光纤激光器，可以显著提升灵巧波形高能脉冲簇光纤激光的时域整形效果。

其具体方案如下：

一种用于产生灵巧波形高功率微波的光纤激光器，包括：

脉冲激光产生模块，用于产生初始的脉冲激光；

灵巧波形脉冲簇光纤激光种子调制模块，用于根据任意时域波形强度调制信号对所述脉冲激光进行时域波形强度调制，输出灵巧波形脉冲簇光纤激光种子；

多级功率放大模块，用于将所述灵巧波形脉冲簇光纤激光种子的脉冲输出峰值功率提升至百kW量级，输出灵巧波形高能脉冲簇光纤激光；

激光信号检测模块，用于实时获取所述灵巧波形高能脉冲簇光纤激光的输出功率和波形数据；

算法处理模块，与所述激光信号检测模块和所述灵巧波形脉冲簇光纤激光种子调制模块连接，用于根据所述激光信号检测模块获取的数据，采用自适应扰动矢量算法更新所述时域波形强度调制信号，以使所述灵巧波形高能脉冲簇光纤激光的输出波形趋向目标波形；所述自适应扰动矢量算法为采用点对点自适应修正机制进行迭代优化，直至输出达到预期方差。

优选地，在本发明实施例提供的上述光纤激光器中，所述时域波形强度调制信号为所述灵巧波形脉冲簇光纤激光种子的时域强度分布与自适应扰动矢量因子之和；所述自适应扰动矢量因子用于控制采样点扰动矢量的方向，以及根据采样点偏差程度大小调整扰动矢量幅值修正的步进大小。

优选地，在本发明实施例提供的上述光纤激光器中，所述自适应扰动矢量因子采用下述公式进行计算：