[发明专利]高速光谱边带监测及反馈装置

说明书

一种高速光谱边带监测及反馈装置，包括光纤环形器、带有温控模块的反射式光纤光栅和判定电路；所述的光纤环形器的第一端口接待测宽带光信号，第二端口接所述的反射式光纤光栅，经反射式光纤光栅反射的光信号返回后再次进入光纤环形器的第二端口，并从光纤环形器的第三端口输出，光纤环形器的第三端口与所述的判定电路的输入端相连，该判定电路的输出端反馈信号，该反馈信号用于控制后级控制链路。本发明可实现对宽带光信号光谱边带的监测及反馈，监测波长灵活可调，可对待测光信号的带宽进行实时、快速地监测及反馈,从而可以监测光学系统的运行状态，在光学系统发生故障时快速关断光路。

技术领域

本发明属于高功率激光领域，具体涉及一种宽带激光信号的展宽量的监测及反馈装置。

背景技术

在高功率激光领域，特别是应用在惯性约束核聚变技术中的大规模高功率激光器，光谱展宽有两个目的，一是为了提高大口径光学元件的受激布里渊散射阈值，降低热斑影响，在激光器前端系统中使用相位调制技术，以使得单频激光种子的光谱被展宽至二是为了实现谱色散匀滑技术，光谱宽度需达到以上，并需要更高的相位调制频率。在高功率激光装置运行过程中，种子激光的频谱被展宽至合适的带宽是保证激光系统安全稳定运行及物理实验是否有效的关键技术指标，因此，实时监测激光展宽状态，并在展宽量未达到要求时对光路进行及时关断控制是十分必要的。为了确保系统安全运行，要求整个监测及反馈控制过程在几十纳秒内完成。

要获得光谱展宽带宽，并不需要获得激光全光谱的形状，而仅需要获得边带位置的光信号强度，再根据该信号强度判断展宽量是否达到要求即可。现有的可用于进行光谱边带检测的技术方案有很多，可以选择的滤波元件有滤光片、法布里珀罗滤波器等。滤光片型对滤光片带宽范围内的光谱进行被动选择，速度快，但需要根据测定样品光谱特征选择适当波长的滤光片，可调性较差，且滤波片带宽很难做到很窄，其准确度受环境温湿度影响很大。扫描型法布里珀罗滤波器精度高，中心波长可调节，但其控制精度要求高，控制系统通常较为复杂且价格昂贵。而光纤光栅具有体积小、中心波长易调节、带宽窄、易于与光纤系统连接且能隔离电磁干扰等优点，可以很好地满足高速高精度的带宽监测需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种宽带激光信号的展宽量的监测及反馈装置，基于带有温控装置的光纤光栅，实现对激光装置中宽带激光信号的展宽量进行快速实时的采集，并对光路的通断进行反馈控制。该方案解决了目前光谱检测手段存在的系统集成困难、响应时间慢及价格昂贵等问题，并可灵活匹配系统展宽量及中心波长的变化。

本发明装置的技术方案如下：

一种高速光谱边带监测及反馈装置，其特点在于，包括光纤环形器、带有温控模块的反射式光纤光栅和判定电路；

所述的光纤环形器的第一端口接待测宽带光信号，第二端口接所述的反射式光纤光栅，经反射式光纤光栅反射的光信号返回后再次进入光纤环形器的第二端口，并从光纤环形器的第三端口输出，光纤环形器的第三端口与所述的判定电路的输入端相连，该判定电路的输出端反馈信号，该反馈信号用于控制后级控制链路。

所述的判定电路包括高速光电二极管、积分电路、比较电路和延时电路；光纤环形器的第三端口与判定电路中的高速光电二极管的输入端相连，经高速光电二极管转换后的电信号依次经过积分电路、比较电路及延时电路进行判定。

所述的反射式光纤光栅的带宽小于信号光带宽的二分之一。

本发明高速光谱边带监测装置的工作过程如下：