[发明专利]一种多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置

说明书

技术领域

本发明属于高功率激光参数测量技术领域，具体涉及一种多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置，适用于甚多束大型高功率激光装置宽带调频脉冲激光波形的远程集中测量装置。

背景技术

在大型甚多束高功率激光驱动器中，脉冲激光常采用宽带调频脉冲，其光谱结构为离散分布的梳状光谱，且具有很强的时谱关联性，光谱成分的微弱失衡将导致脉冲波形出现调制。与宽带调频脉冲不同，窄带脉冲由于光谱结构单一，不存在幅频效应，其光束截面上空间各点的时间特性一致，且与全口径光束的时间特性一致。大型高功率激光装置包含几十至上百路激光束，一方面要实现各路全口径光束的调频脉冲波形测量；另一方面，要实现各路光束的远程集中测量，减少测量设备，降低装置运行成本。

目前，大型高功率激光装置输出纳秒脉冲波形测量方法有三种，一种方法是采用光电管和高带宽数字示波器，这种方法在面对宽带调频脉冲时，可以接收全口径光束并获得波形，但是受限于示波器一个通道只能测量单路光束以及高速电缆的带宽和色散，在同时面对多束数、多诊断点的大型激光装置时，采用电缆传输不利于信息的长距离保真传输和集中测量，并且由于需要使用大量示波器导致装置运行成本高昂；第二种方法是通过光纤取样及时分复用的光传输技术并结合超快光电探测器和高带宽示波器实现多束激光脉冲波形在示波器单个通道中的集中测量，这种方法利于实现信息的长距离无畸变传输和系统集成，并可大幅降低激光装置的运行成本，但是这种方法在面对宽带调频脉冲时，由于光纤取样方式为光束截面局部或点取样，在光束与光纤耦合的过程中容易导致频谱成分失衡，引起附加波形调制，所获得的波形信息不能准确反映全口径光束的时间特性，因此上述两种纳秒脉冲波形测量方法的应用范围受到限制；第三种方法是前两种方法的结合，通过光电管接收全口径光束实现光电转换，利用直调光调制器将电脉冲信号转换为具有相同波形的窄带光脉冲并通过光纤长距离传输，由超快光电探测器和高带宽示波器实现脉冲激光波形的测量。这种方法可以实现全口径光束调频脉冲波形测量以及信号长距离远程保真传输，便于利用光纤时分复用技术实现多光束集中测量，但是直调光调制器在输出窄带光脉冲的同时，也输出一定功率的连续光，在面对多光束脉冲波形时分复用的集中测量时，受限于光电探测器的连续饱和功率，连续光本底将极大压缩窄带光脉冲的幅度，降低信号的动态范围，因此第三种方法在面对多光束光路的集中测量时也受到限制。而关于高功率激光装置多光束宽带调频脉冲波形集中测量相关的报道仅有光纤与激光耦合取样方面及宽带调频脉冲波形测量的报道。名称为《一种用于高功率激光测试系统的光纤耦合方法》的中国发明专利（专利号：ZL200910215304.9），描述了近场成像平行光下耦合装置；名称为《一种宽带调频脉冲激光波形测试装置》的中国实用新型专利（专利号：ZL201420652805.X），描述了实现单光束宽带调频脉冲激光波形的测量装置；以上装置不能同时实现全口径光束波形测量和多光束远程集中测量。

发明内容

为了克服现有技术中在面对大型激光装置输出的多光束宽带调频脉冲激光波形的集中测量时，不能同时实现全口径光束波形测量和多光束远程集中测量的不足，本发明提供一种多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置。

本发明的技术方案如下

本发明的多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置，其特点是，所述的激光波形集中测量装置包括光路中依次排布的光-电-光转换模块、光纤波分复用-开关模块、光纤时分复用模块、光纤放大器、光电探测器、示波器、计算机。其中，光-电-光转换模块含有光衰减器、透镜、光电管、直调光调制器。光纤波分复用-开关模块含有密集波分复用器、光纤声光开关、密集波分解复用器。光纤时分复用模块含有光纤延时器件、密集波分复用器。