[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

说明书

本发明属于双光梳生成领域，尤其涉及一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置和算法，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。本发明基于硬件反馈装置，使激光器自动工作在双光梳状态，并结合了双光梳判决算法和搜索算法，能够实现精准的双光梳自动搜索，改变目前通过人工调节来实现双光梳的局面，提升效率。

技术领域

本发明属于双光梳生成领域，尤其涉及一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置和算法。

背景技术

光学频率梳在频域上表现为绝对频率位置确定的等间隔分布的频率梳齿，在时域上则表现为重复频率固定的脉冲序列。时至今日，光学频率梳已成为高精度光谱应用的一种通用工具。

双光梳是一对具有微小重复频率差的光学频率梳，在时域表现为一对周期存在微小差异的脉冲序列。基于双光梳的测量精度更高，因此双光梳具有重大应用价值。然而，双光梳的实现装置复杂且需要十分精细的手动调节。双光梳源可大致分为基于双谐振腔的双光梳和基于单谐振腔的双光梳，前者结构复杂，成本高昂；后者结构简单，且两个光梳在同一个谐振腔内产生，共模噪声抑制更好，性能优越。

目前双光梳的产生都是通过手动调节谐振腔的偏振态、泵浦功率等参数来实现的，以偏振调节为例，双光梳状态的偏振解空间小，需要花费有经验的实验员数小时来将激光器调节为双光梳状态输出。此外，激光器容易在环境变化(温度变化、机械振动等)的影响下丢失双光梳输出，届时需要重新调节偏振态来恢复双光梳状态输出。可以看出，基于人工调节的双光梳生成既无法与自动化集成，其效率也十分低下。这点在基于单谐振腔的双光梳中尤为明显，因为需要在单谐振腔内平衡两种不同的纵模。因此，基于单谐振腔的智能双光梳技术应运而生，它结合了光学、电路和算法，通过反馈对谐振腔进行智能调控，从而使其自动输出理想的双光梳状态。如何利用算法对腔内诸多参数进行智能调控从而实现双光梳状态的智能搜索，是智能双光梳技术面临的难题。

在双光梳生成领域，目前暂无与本发明相近似的实现方案。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种基于硬件反馈装置，使激光器自动工作在双光梳状态，并结合了双光梳判决算法和搜索算法，能够实现精准的双光梳自动搜索，改变目前通过人工调节来实现双光梳的局面，提升效率的在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置和算法。

本发明的技术方案：一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的装置，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。

优选地，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。

一种在单谐振腔内自动搜索双光梳的算法，：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；