一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种应用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，属于激光设备技术领域，所述光谱检测装置包括沿着激光信号传输方向通过光纤连接的光纤分束器、第一光纤环形器和第二光纤环形器、第一光纤光栅和第二光纤光栅、第一光电转换单元和第二光电转换单元，还包括分压电路、高速比较器和信号产生器温度控制模块，和温度控制模块。本实用新型专利技术采用温度控制模块热调谐两只窄带光纤光栅的方法实现相位调制激光脉冲的间接光谱检测，有效地排除激光能量、脉冲宽度等因素对检测结果的干扰，实现了高准确性检测，同时热调谐光纤光栅的外界环境温度可实现不同光谱展宽状态的辨别，应用范围拓展，操作简单方便。

A spectrum detection device for phase modulated laser pulse

The utility model relates to a spectral detection device applied to a phase modulated laser pulse, which belongs to the field of laser equipment. The spectrum detection device includes a fiber beam splitter, a first fiber ring device and a second fiber ring shape device, a first fiber Bragg grating, and a second fiber along the laser signal transmission direction. The grating, the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit also include the voltage divider, the high speed comparator and the temperature control module of the signal generator, and the temperature control module. The utility model uses the temperature control module to heat the two narrow band fiber Bragg grating to realize the indirect spectral detection of the phase modulated laser pulse. It effectively eliminates the interference of the laser energy and the pulse width to the detection results, and realizes the high accuracy detection. At the same time, the temperature of the external environment of the thermal harmonic fiber grating can be real. The identification of different spectral widening conditions is extended, and the operation is simple and convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置
本技术属于激光设备
，具体涉及一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置。
技术介绍
大型高功率激光装置通常采用波导相位调制技术实现小宽带光源的产生，以满足装置抑制大口径光学元件SBS效应和光谱色散匀滑的需求，如美国的NIF激光装置，法国的LMJ激光装置以及中国的神光系列激光装置。在装置运行过程中，如果单纵模激光脉冲经相位调制展宽到大于抑制SBS效应所需的带宽，激光在后续系统传输则是安全的，如果未发生展宽或者展宽量较小，则不能有效抑制SBS效应，对大口径光学元件可能会造成很大的损伤。因此，为了确保装置运行的安全性，需要在对激光脉冲信号进行光谱检测，用以判断确认单纵模激光脉冲是否经相位调制被展宽到系统规定的光谱带宽。根据PeterJ.W,MarkW.B,GaylenV.E,etal.NIFinjectionlasersystem.Proc.SPIE,5341:146–155,2004，美国NIF激光装置的研究人员采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测装置直接对相位调制激光脉冲的光谱信息进行检测、判断。类似的，根据JollyA,GleyzeJF,PenninckxD,etal.FiberlasersintegrationforLMJ[J].C.R.Phys,2006,7(2):,198-212，法国LMJ激光装置的研究人员也采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测装置实现对相位调制激光脉冲的光谱检测。这种基于单光纤光栅的直接光谱检测装置对激光脉冲的能量、脉冲宽度、光谱调制形状的适用性较差，检测过程与激光信号的能量相关，容易受到激光信号中ASE的影响。此外，由于窄带光纤光栅非常精密敏感，容易受到环境温度等因素的影响，在实际使用中，基于单光纤光栅的直接光谱检测装置容易出错，产生错误判断。根据PatrickK.R,DarrellJ.A,JensS,etal.InjectionofaPhaseModulatedSourceintotheZ-BeamletLaserforIncreasedEnergyExtraction.Sand2014-20011,美国ZBL装置的研究人员采用一种基于光学外差探测技术的光谱检测装置实现了对相位调制激光脉冲的光谱检测，这种装置的单元模块构成较多，结构复杂，成本较高，同时由于需要调节的参量较多，不利于大型激光装置的运行维护。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，本申请提供了一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，通过采用两只窄带光纤光栅，并使用温度控制模块分别热调谐两只窄带光纤光栅的中心反射波长，使第一光纤光栅的中心反射波长处于激光信号的中心波长附近，使第二光纤光栅的中心反射波长处于激光信号的边带处，所述的两只光纤光栅反射选定不同光谱成分的激光信号。将所述激光信号进行光电转换处理后比较两路电信号的幅度大小，然后根据比较结果输出检测判断信号,实现信号光谱的检测。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，沿着激光信号传输方向通过光纤连接有用以将激光信号源（1）发出的激光信号按比例分成两束的光纤分束器（2）；沿一分束激光信号所在支路方向依次连接有第一光纤环形器（3）、第一光电转换单元（9）、用于将第一光电转换单元获得的电信号进行等幅压缩的分压电路（11）、高速比较器（12），沿另一分束激光信号所在支路方向依次连接有第二光纤环形器（4）、第二光电转换单元（10）、高速比较器（12）；所述光谱检测装置还包括与第一光纤环形器（3）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第一光纤光栅（5）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第一温度控制模块（7）；所述光谱检测装置还包括与第二光纤环形器（4）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第二光纤光栅（6）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第二温度控制模块（8）；所述用以快速比较分压电路（11）和第二光电转换单元（10）产生的电信号大小的高速比较器（12），其输入端同时连接有分压电路（11）和第二光电转换单元（10），输出端连接用以产生判断信号的信号产生器（13）。进一步的，所述的光纤分束器（2）的分束比为50:50。进一步的，所述的第一光纤光栅（5）和第二光纤光栅（6）为窄带宽布拉格光纤光栅，其光谱带宽≤0.07nm；且所述第一光纤光栅（5）和第二光纤光栅（6）为温度可调谐型光纤光栅，其中心波长随外界环境温度的变化而单调变化，其中心波长反射率大于85%。进一步的，所述的第一光纤光栅（5）的中心反射波长经第一温度控制模块（7）热调谐后位于相位调制激光脉冲的中心波长处，所述的第二光纤光栅（6）的中心反射波长经第二温度控制模块（8）热调谐后位于相位调制激光脉冲的短波长边带处。进一步的，所述的光纤环形器（3）的端口C1与光纤分束器（2）连接，端口C2与第一光纤光栅（5）连接，端口C3与第一光电转换单元（9）连接；所述的光纤环形器（4）的端口C1与光纤分束器（2）连接，端口C2与第二光纤光栅（6）连接，端口C3与第二光电转换单元（8）连接。进一步的，所述的光电转换单元由PIN管探测器和峰值保持电路构成，其输入端通过光纤与光纤环形器端口3连接，输出端通过射频线与分压电路、高速比较器连接。进一步的，所述的第一温度控制模块（7）和第二温度控制模块（8）是基于TEC实现的，实现16℃-35℃的温度调谐范围，调节精度为0.1℃。本技术的有益效果是：1、本技术提供的技术方案采用基于两只窄带光纤光栅实现光谱展宽状态的间接检测，可以有效地排除激光能量、脉冲宽度等因素对检测结果的干扰，实现了高准确性检测，同时这种方法适用于信噪比较低的相位调制激光脉冲的光谱检测，应用范围拓展。2、本技术中采用温度控制模块热调谐光纤光栅的中心反射波长，有效地排除了环境温度的干扰，同时通过精密热调谐光纤光栅的外界环境温度可实现不同光谱展宽状态的辨别，操作简单，使用方便。3、本技术提供的技术方案采用全光纤化光路结构，激光信号沿光学链路柔性传输，性能可靠稳定。4、本技术提供的技术方案采用分压电路对中心波长处的探测信号进行等幅压缩，降低了对光电转换单元中PIN管的响应能力要求，拓展了光谱检测的范围。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是同一激光脉冲在不同相位调制展宽状态下的光谱图；图3是光谱带宽为0.10nm和0.15nm的激光脉冲在不同热调谐温度下的响应电压图；图4是利用本技术输出的判断信号。附图中：1-激光信号源、2-50:50光纤分束器、3-第一光纤环形器、4-第二光纤环形器、5-第一光纤光栅、6-第一光纤光栅、7-第一温度控制模块、8-第二温度控制模块、9-第一光电转换单元、10-第二光电转换单元、11-分压电路、12-高速比较器、13-信号发生器、14-光纤。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。实施例一：如图1所示，一种用于相位调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，其特征在于：沿着激光信号传输方向通过光纤连接有用以将激光信号源（1）发出的激光信号按比例分成两束的光纤分束器（2）；沿一分束激光信号所在支路方向依次连接有第一光纤环形器（3）、第一光电转换单元（9）、用于将第一光电转换单元获得的电信号进行等幅压缩的分压电路（11）、高速比较器（12），沿另一分束激光信号所在支路方向依次连接有第二光纤环形器（4）、第二光电转换单元（10）、高速比较器（12）；所述光谱检测装置还包括与第一光纤环形器（3）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第一光纤光栅（5）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第一温度控制模块（7）；所述光谱检测装置还包括与第二光纤环形器（4）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第二光纤光栅（6）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第二温度控制模块（8）；所述用以快速比较分压电路（11）和第二光电转换单元（10）产生的电信号大小的高速比较器（12），其输入端同时连接有分压电路（11）和第二光电转换单元（10），输出端连接用以产生判断信号的信号产生器（13）。

【技术特征摘要】
1.一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，其特征在于：沿着激光信号传输方向通过光纤连接有用以将激光信号源（1）发出的激光信号按比例分成两束的光纤分束器（2）；沿一分束激光信号所在支路方向依次连接有第一光纤环形器（3）、第一光电转换单元（9）、用于将第一光电转换单元获得的电信号进行等幅压缩的分压电路（11）、高速比较器（12），沿另一分束激光信号所在支路方向依次连接有第二光纤环形器（4）、第二光电转换单元（10）、高速比较器（12）；所述光谱检测装置还包括与第一光纤环形器（3）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第一光纤光栅（5）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第一温度控制模块（7）；所述光谱检测装置还包括与第二光纤环形器（4）依次连接有反射特定光谱成分的相位调制激光脉冲的第二光纤光栅（6）、用于控制第一光纤光栅的外界环境温度的第二温度控制模块（8）；所述用以快速比较分压电路（11）和第二光电转换单元（10）产生的电信号大小的高速比较器（12），其输入端同时连接有分压电路（11）和第二光电转换单元（10），输出端连接用以产生判断信号的信号产生器（13）。2.根据权利要求1所述的一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，其特征在于：所述的光纤分束器（2）的分束比为50:50。3.根据权利要求1所述的一种用于相位调制激光脉冲的光谱检测装置，其特征在于：所述的第一光纤光栅（5）和第二光纤光栅（6）为...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗兆玉，许党朋，田小程，胡东霞，周丹丹，范孟秋，朱娜，张锐，李宏勋，谢亮华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51