[发明专利]基于激光管温度多点采集的高频率复现性激光稳频方法与装置

权利要求书

1.基于激光管温度多点采集的高频率复现性激光稳频方法，应用于基于激光管温度多点采集的高频率复现性激光稳频装置，包括：双纵模激光器电源(1)、激光管(2)、内导热胶层(3)、多组加热薄膜(4)、温度传感器(5)、外导热胶层(6)和隔热层(7)，在所述多组加热薄膜(4)内部分别嵌入所述温度传感器(5)，并通过所述内导热胶层(3)粘贴在所述激光管(2)的外壁上，在所述多组加热薄膜(4)的外部依次紧贴设置所述外导热胶层(6)和隔热层(7)，所述双纵模激光器电源(1)的正负极分别连接在所述激光管(2)的两端，所述隔热层(7)靠近所述激光管(2)的两端处各设置有一透光孔，所述激光稳频装置还包括：稳频控制电路，所述稳频控制电路包括偏振分光镜(8)、光功率转换电路(9)、A/D转换电路(10)、测温电路(11)、微处理器(12)、D/A转换器(13)和加热薄膜驱动器(14)，所述偏振分光镜(8)设置在任一所述透光孔外，所述光功率转换电路(9)设置在偏振分光镜(8)的反射及折射光路上，所述光功率转换电路(9)、A/D转换电路(10)、微处理器(12)、D/A转换器(13)、加热薄膜驱动器(14)和多组加热薄膜(4)依次单向连接，所述温度传感器(5)、测温电路(11)和微处理器(12)依次单向连接，所述双纵模激光器电源(1)，用于为所述激光管(2)提供电能；所述激光管(2)，用于向所述偏振分光镜(8)输出激光；所述内导热胶层(3)和外导热胶层(6)，用于传导热量；所述多组加热薄膜(4)，用于接收并根据所述加热薄膜驱动器(14)的驱动信号对所述激光管(2)进行温度控制；所述温度传感器(5)，用于采集所述激光管(2)的温度，并以电信号的形式传输给所述测温电路(11)；所述外导热胶层(6)，用于将所述多组加热薄膜(4)的热量向外导出；所述隔热层(7)，用于阻绝所述隔热层(7)内部的热量耗散；所述偏振分光镜(8)，用于反射及折射所述激光管(2)发出的激光至所述光功率转换电路(9)的光电转换器件上；所述光功率转换电路(9)，用于将所述激光转换为光模拟信号并输出至所述A/D转换电路(10)；所述A/D转换电路(10)，用于将所述光模拟信号转换为光数字信号并输出至所述微处理器(12)；所述测温电路(11)，用于获取所述温度传感器(5)的温度模拟信号，将所述温度模拟信号转换为温度数字信号后传输至所述微处理器(12)；所述微处理器(12)，用于处理所述光数字信号和温度数字信号，并输出温控数字信号至所述D/A转换器(13)；所述D/A转换器(13)，用于将所述温控数字信号转换为温控模拟信号并输出至所述加热薄膜驱动器(14)；所述加热薄膜驱动器(14)，用于根据所述温控模拟信号输出相应的驱动信号至所述多组加热薄膜(4)，其特征在于，所述稳频方法包括以下步骤：

步骤一、开启双纵模激光器电源(1)，在激光管(2)预热之前利用多组加热薄膜(4)中内嵌的温度传感器(5)和测温电路(11)对激光管(2)的温度进行采集，记为T₁，...，T_N，对这组数据进行处理，取其特征温度为T_tube，将所述特征温度作为当前环境状态下激光管(2)的初始温度；

步骤二、对激光管(2)自然预热，激光管(2)内的光功率发生周期性变化，其中，从一个光功率到下一相同光功率的过程为一个模式，一段时间内利用多组加热薄膜(4)中的温度传感器(5)测量激光管(2)的整体温度变化ΔT以及该段时间所对应的激光器(2)光功率变化模式的数量ΔN，利用计算激光管(2)单个模式所对应的温度变化系数α；

步骤三、采集多组加热薄膜(4)中的温度传感器(5)所对应的初始温度值T₀’，T₁’，...，T_N’，对初始温度值数据进行处理，取所述初始温度值数据的特征温度为T’，预设稳频时整体激光管(2)的温度为T_set，计算出激光管(2)达到预设温度时达到的模式个数为N_set，将N_set作为整个激光管(2)达到预设温度时光功率需要变化的模式个数；

步骤四、利用稳频控制电路控制多组加热薄膜(4)对激光管(2)进行加热，此时激光管(2)进入预热阶段，利用两路光功率的变化记录整个激光管(2)的模式变化数量，当模式变化数量达到N_set-ΔN时，结束预热过程，激光管(2)进入稳频控制阶段；

步骤五、由于激光管(2)的玻璃壳体存在非均匀性，所以预热过程结束时，在相同的驱动电压下多组加热薄膜(4)相同时间内达到的温度点是不相同的，记为T₀”，T₁”，...，T_N”，以该组温度变化数据作为参考，对多组加热薄膜(4)分别进行控制，微处理器(12)通过算法控制多组加热薄膜(4)的驱动电压对激光管(2)的整体温度进行微调，使温度传感器(5)的温度达到T_set，最终控制激光管(2)达到高频率稳定度的状态。