[发明专利]一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置和算法

权利要求书

1.一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置，其特征在于：其包括

数据采集器，负责从光学谐振腔的输出里面获取信息；

计算中心，负责对反馈获取的信息进行识别，运行算法和决策，给出指令到执行器；

执行器，负责对谐振腔内的参数进行变更，影响谐振腔的输出，形成反馈。

2.根据权利要求1所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置，其特征在于：所述数据采集器采用模数转换器芯片或者示波器用于获取时域波形，或者采用光谱仪等装置用于获取光谱；所述计算中心采用电脑或者运算芯片；所述执行器包含了激光器的泵浦、偏振控制器和压电陶瓷。

3.一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：具体步骤如下：

在启动后，先去查询记忆库中有无经验执行状态，若有经验执行状态，则使用经验执行状态为最优化搜索算法进行初始化；若无经验执行状态，则对最优化搜索算法进行随机初始化；

在初始化完成后，最优化搜索算法会将初始执行状态赋予执行器，改变光学谐振腔的状态，从而改变数据采集器采集到的信息；

计算中心会对当前采集到的信息进行识别，来知悉当前的输出状态是否为双光梳状态；

若当前输出状态不是双光梳状态，则最优化搜索算法会根据采集的信息计算目标函数值，然后以最大化或最小化目标函数值为目的进行搜索，推导出新的执行状态，然后重复上述过程，激光器的输出状态会在最优化目标函数值的过程中越来越靠近双光梳状态，直至输出双光梳状态；

若当前输出状态为双光梳状态，则进入一个监控的环节，即探测双光梳状态是否丢失；若双光梳状态未丢失，则算法保持在监控状态；若监测到双光梳状态丢失，则算法会先将之前使得激光器输出双光梳状态的执行状态存储到记忆库中。

4.根据权利要求3所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：在外界环境变化不大的情况下，经验执行状态的附近存在能够使激光器输出双光梳的执行状态，使用经验执行状态进行初始化可以大幅加速搜索过程。

5.根据权利要求3所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：双光梳识别采用双光梳时域自动识别，其基于时域的脉冲计数。

6.根据权利要求5所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法法，其特征在于：双光梳时域自动识别的具体流程如下，在接收到时域波形后，进行动态地阈值选取，随后用该阈值进行脉冲计数；在完成计数后，将实际计数结果与理论计数结果进行对比，若计数结果错误，则当前波形不是双光梳状态；若计数结果正确，则继续判断当前波形是否为二次谐波锁模；若不是二次谐波锁模，则当前波形即为双光梳状态。

7.根据权利要求6所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：进行动态地阈值选取时，将阈值设定为当前波形最大电压值的一定比例；理论计数结果根据双光梳的周期和时域波形总时间计算而来。

8.根据权利要求6所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：其中二次谐波锁模是一种特殊的脉冲状态，理论上在一定时间内的脉冲数目与双光梳状态相同，但其相邻两个脉冲之间的间隔是固定不变的，对双光梳状态而言，相邻两个脉冲之间的间隔是一直在变化的，通过多次采样来获取相邻两个脉冲之间的间隔，从而区分二次谐波锁模和双光梳状态。

9.根据权利要求3所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：双光梳识别采用双波长双光梳光谱自动识别，双波长双光梳是单腔双光梳的一种，其光谱形状特别，有两个波长同时起振，可利用光谱形状比对，来对双波长双光梳状态进行自动识别。

10.根据权利要求9所述的一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，其特征在于：双波长双光梳光谱自动识别的具体过程如下：首先，确定好理想双波长双光梳状态的光谱形状和相关参数，此状态即为作为标准的双波长双光梳状态；然后利用光谱获取单元获取当前激光器的输出光谱，逐点对采样光谱和标准光谱做归一化均方误差；并通过下述公式，计算出采样光谱与标准双波长双光梳状态的NMSE，然后比较NMSE与设定的阈值，如果NMSE小于设定的阈值，则说明当前激光器输出状态为双波长双光梳状态；如果不满足，则说明此状态不是双波长双光梳状态；其中A(k)代表测量光谱的幅值，代表标准双光梳状态的对应幅度值，k₀代表计算的初始位置，K代表计算的截至位置。