[发明专利]一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法

说明书

本发明属于光电技术领域，尤其涉及一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，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。本发明基于控制反馈，结合了光学方法和动态极值搜索控制算法，通过算法驱动电机自动调整光栅的间隔，能够让飞秒激光器维持最小脉宽输出，改变目前通过手动调节来实现最小脉宽的局面，提升效率和可靠性。

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其涉及一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法。

背景技术

啁啾脉冲放大是一种产生高能量飞秒脉冲的主要技术手段，大致原理，如图5所示。飞秒种子源产生的低能量飞秒脉冲经过展宽器将脉冲展宽，用以减小放大过程中引入的非线性效应，在经过放大后使用光栅对进行脉冲压缩，然后输出高能量飞秒脉冲。输出脉宽最小是飞秒激光器的理想工作状态，此时能量可以聚集在极短的时间内释放，带来极高的峰值功率。

实验中，压缩光栅对之间的间隔会直接影响最终的输出脉冲宽度，因此，如何调节压缩光栅对之间的间隔使得输出脉宽最小对飞秒激光器而言至关重要。传统的调节方式均基于手动实现，具体而言，通过手动调节光栅对间隔，然后利用昂贵的飞秒脉冲测试设备对输出的脉宽进行测试，如此反复直至输出脉宽最小。

因为外部环境的变化(如温度、湿度和机械振动等)和整个系统中设备的不稳定性(如放大级中泵浦电流的抖动等)，达到最小脉宽所需的压缩量也会发生变化。手动调节方法工作量大，效率低，稳定性和重复性差。每次重启开机后，参数调节优化的时间通常以天为单位，且无法保证获得最小脉宽输出。

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，提供了一种基于控制反馈，结合了光学方法和动态极值搜索控制算法，通过算法驱动电机自动调整光栅对间隔，能够让飞秒激光器维持最小脉宽输出，改变目前通过手动调节来实现最小脉宽的局面，提升效率和可靠性的维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法。

本发明的技术方案：一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，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。

优选地，一种维持飞秒激光器最小脉宽输出的方法，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。

优选地，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。