[发明专利]一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法

权利要求书

1.一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，其特征在于：其步骤如下：飞秒激光器的输出首先经过一个非线性晶体，获取谐波信号，因为非线性晶体的谐波转换效率对输入信号的峰值功率十分敏感，只有当输入飞秒脉冲脉宽最小、峰值功率最大时，才能在晶体后获得最大功率的谐波信号，从而通过利用反馈控制使得谐波信号功率最大，让飞秒激光器的输出脉宽最小。

2.根据权利要求1所述的一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，其特征在于：具体过程如下：在对谐波信号进行平均功率探测后，通过动态极值搜索控制算法对探测到的功率进行分析后，驱动电机对光栅对间隔进行自动调整，如此反复直至飞秒激光器的输出脉宽最小。

3.根据权利要求2所述的一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，其特征在于：当外部环境发生变化后，飞秒激光器输出的脉宽变化会引起谐波信号平均功率的变化，从而被动态极值搜索控制算法捕捉到，算法会驱动电机重新自动搜索最佳的光栅间隔，有效地对抗环境的变化，提升飞秒激光器的鲁棒性。

4.根据权利要求2所述的一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，其特征在于：动态极值搜索控制算法如下，首先，在随机的初始点x₀的基础上加上一个正弦抖动信号，幅度为A，因为正弦抖动信号的存在，目标函数值也会存在一个带有直流分量y₀的抖动，其中y₀＝f(x₀)，f(x)表示目标函数，随后，将这个抖动的目标函数值经过一个高通滤波器，得到一个不带直流分量的目标函数抖动信号；然后，将滤波后的信号与施加在x₀上的正弦抖动信号逐点相乘，再对相乘后的信号进行积分，就能获得一个小于0的Δx，用于更新变量，经过正增益K的放大后，叠加到x₀上，获得新的变量x₁，x₁比x₀更加靠近目标函数的极大值，如此迭代，直至变量抵达极大值点，当初始点x₀位于极大值左侧时，同理可以获得一个大于0的Δx将变量朝极大值点推进，当变量抵达极大值点后，每次迭代获得的Δx很小，从而稳定在极大值附近；在此过程中，对A和K进行动态更新。

5.根据权利要求2所述的一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，其特征在于：A和K的动态更新过程如下：首先建立一定长度的窗口，来循环存储历史的目标函数值，通过计算该窗口内历史目标函数值的极差Δy来获得每次迭代中需要的A和K，其中β_A和β_K为两个超参数，当变量远离极大值点时，历史窗口的极差Δy较大，保证算法获得更大的A和K，帮助变量更快地逼近极大值点；当变量靠近极大值点时，历史窗口的极差Δy较小，此时A和K会相应变小，有助于算法收敛。