一种光学频率梳控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光学频率梳控制方法及控制系统，其通过对泵浦源工作功率的动态调节控制，不仅大幅缩短了稳定锁模的控制时间，实现了快速锁模控制，还使得稳定运行工况的功率控制得以快速稳定，减少了不必要的功率往复震荡跟踪控制而造成的多余能耗浪费，更好的兼顾功率调整控制过程的节能效果；通过对泵浦源工作环境温度的动态调节控制，使得环境温度快速达到锁模所需的参考环境温度，为光梳系统锁模创造良好温度条件，还提高了稳定运行工况的环境温度稳定控制效率；由此，有效的解决了光学频率梳在不同工况下的运行稳定性不足的问题，更好的保证光梳系统的测量精度。

An optical frequency comb control method and control system

【技术实现步骤摘要】
一种光学频率梳控制方法及控制系统
本专利技术涉及激光控制
，具体涉及一种光学频率梳控制方法及光学频率梳控制系统。
技术介绍
光学频率梳（OFC）是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱。随着光通信技术的飞速发展，光学频率梳由于其在光学任意波形产生、多波长超短脉冲产生和密集波分复用等领域的广泛应用吸引了越来越多学者的关注。光学频率梳已经成为继超短脉冲激光问世之后激光
又一重大突破。在该领域内，开展开创性工作的两位科学家J.Hall和T.W.Hansch于2005年获得了诺贝尔奖。原理上，光学频率梳在频域上表现为具有相等频率间隔的光学频率序列，在时域上表现为具有飞秒量级时间宽度的电磁场振荡包络，其光学频率序列的频谱宽度与电磁场振荡慢变包络的时间宽度满足傅里叶变换关系。超短脉冲的这种在时域和频域上的分布特性就好似我们日常所用的梳子，形象化的称之光学波段的频率梳，简称“光梳”。光梳相当于一个光学频率综合发生器，是迄今为止最有效的进行绝对光学频率测量的工具，可将铯原子微波频标与光频标准确而简单的联系起来，为发展高分辨率、高精度、高准确性的频率标准提供了载体，也为精密光谱、天文物理、量子操控等科学研究方向提供了较为理想的研究工具，逐渐被人们运用于光学频率精密测量、原子离子跃迁能级的测量、远程信号时钟同步与卫星导航等领域中。尽管光学频率梳在光频测量领域应用广泛，然而光梳锁模信号的调试是一个复杂的过程，其重复频率、光载波包络的线宽、锁模信号的稳定度都将受到泵浦功率以及环境温度的影响，并且泵浦源自身工作的发热而导致的工作温度变化也会影响前述的工作稳定性，导致光梳系统的测量精度下降。因此，如何有效的改善光学频率梳系统在不同工况下的运行稳定性、保证其测量精度，成为了光梳系统控制领域的一项重要研究课题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种光学频率梳控制方法，以解决光学频率梳在不同工况下的运行稳定性不足的问题，更好的保证光梳系统的测量精度。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种光学频率梳控制方法，包括如下步骤：采集光学频率梳系统的工作反馈参数，所述工作反馈参数包括泵浦源功率参数、泵浦源温度参数和泵浦源工作环境温度参数；根据所述工作反馈参数以及预先设置的工况状态控制参数，对光学频率梳系统的泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。上述的光学频率梳控制方法中，作为优选方案，所述工况状态控制参数包括启动工况锁模状态功率温度曲线和稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息，所述启动工况锁模状态功率温度曲线记录有启动工况下泵浦源温度与锁模所需泵浦源工作功率的对应关系信息；对泵浦源工作功率进行动态调节的方式为：在启动时，根据当前的泵浦源温度参数，从启动工况锁模状态功率温度曲线中查找到当前泵浦源温度对应的锁模所需泵浦源工作功率值，并按此调节设置泵浦源工作功率，且开始计时；当计时达到预设定的启动稳定时长时，再根据稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息，调节设置泵浦源工作功率。上述的光学频率梳控制方法中，作为优选方案，所述稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息包括稳定运行工况锁模状态功率温度曲线，其记录有稳定运行工况下泵浦源工作环境温度与锁模所需泵浦源工作功率的对应关系信息；根据稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息调节设置泵浦源工作功率的方式为：实时的根据采集的泵浦源工作环境温度参数，从稳定运行工况锁模状态功率温度曲线中查找到当前泵浦源工作环境温度对应的锁模所需泵浦源工作功率值，并按此实时调节设置泵浦源工作功率。上述的光学频率梳控制方法中，作为优选方案，所述工况状态控制参数包括锁模参考环境温度参数和稳定运行工况泵浦源参考温度参数；对泵浦源工作环境温度进行动态调节的方式为：在启动时，按照锁模参考环境温度参数进行泵浦源工作环境温度的调节，且在泵浦源工作环境温度达到锁模参考环境温度值后，持续按照锁模参考环境温度参数进行泵浦源工作环境温度的控制，并实时的判断采集的泵浦源温度与稳定运行工况泵浦源参考温度参数的差值是否超过预设定的泵浦源自调节温度预警范围，且在超过时对泵浦源工作环境温度进行调节，使得泵浦源温度与稳定运行工况泵浦源参考温度参数的差值恢复至预设定的泵浦源自调节温度预警范围内。相应地，本专利技术还提供了实现上述光学频率梳控制方法的光学频率梳控制系统方案，具体技术方案如下：一种光学频率梳控制系统，包括：泵浦源，布置于控温环境中，用于产生泵浦光；压控恒流源，用于驱动泵浦源并调节控制泵浦源的工作功率，并反馈其工作时的泵浦源功率参数；泵浦源温度感测装置，用于采集泵浦源工作时的泵浦源温度参数；环境温控装置，用于调节控制泵浦源的工作环境温度；环境温度感测装置，用于感测泵浦源工作环境温度参数；中央控制装置，用于采集泵浦源功率参数、泵浦源温度参数和泵浦源工作环境温度参数，并据其以及预先设置的工况状态控制参数，对压控恒流源或/和环境温控装置进行控制，进而对光学频率梳系统的泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。上述的光学频率梳控制系统中，作为优选方案，所述中央控制装置包括下位机控制模块和上位机控制模块；所述下位机控制模块用于分别与泵浦源温度感测装置、环境温度感测装置、压控恒流源和环境温控装置进行数据通信，采集接收来自压控恒流源的泵浦源功率参数、来自泵浦源温度感测装置的泵浦源温度参数以及来自环境温度感测装置的泵浦源工作环境温度参数传输至上位机控制模块，且用于根据上位机控制模块的指示分别向压控恒流源和环境温控装置发送控制指令；所述上位机控制模块用于根据泵浦源功率参数、泵浦源温度参数、泵浦源工作环境温度参数以及预先设置的工况状态控制参数，指示下位机控制模块分别向压控恒流源和环境温控装置发送控制指令，以控制压控恒流源和环境温控装置对泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。上述的光学频率梳控制系统中，作为优选方案，所述下位机控制模块与压控恒流源、环境温控装置、泵浦源温度感测装置、环境温度感测装置的控制信号端之间通过DA群组进行数模转换通信，通过DA群组实现数字信号到模拟信号的转换后对压控恒流源、环境温控装置、泵浦源温度感测装置、环境温度感测装置进行信号控制；所述压控恒流源、泵浦源温度感测装置以及环境温度感测装置的反馈信号端与下位机控制模块之间通过AD群组进行模数转换通信，通过AD群组将反馈的模拟信号转换为数字信号后传送到下位机控制模块，再由下位机控制模块汇总后通过数字信号传输方式传送至上位机控制模块。上述的光学频率梳控制系统中，作为优选方案，所述上位机控制模块中预先设置的工况状态控制参数包括启动工况锁模状态功率温度曲线和稳定运行工况锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学频率梳控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n采集光学频率梳系统的工作反馈参数，所述工作反馈参数包括泵浦源功率参数、泵浦源温度参数和泵浦源工作环境温度参数；/n根据所述工作反馈参数以及预先设置的工况状态控制参数，对光学频率梳系统的泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学频率梳控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集光学频率梳系统的工作反馈参数，所述工作反馈参数包括泵浦源功率参数、泵浦源温度参数和泵浦源工作环境温度参数；
根据所述工作反馈参数以及预先设置的工况状态控制参数，对光学频率梳系统的泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。


2.根据权利要求1所述的光学频率梳控制方法，其特征在于，所述工况状态控制参数包括启动工况锁模状态功率温度曲线和稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息，所述启动工况锁模状态功率温度曲线记录有启动工况下泵浦源温度与锁模所需泵浦源工作功率的对应关系信息；
对泵浦源工作功率进行动态调节的方式为：
在启动时，根据当前的泵浦源温度参数，从启动工况锁模状态功率温度曲线中查找到当前泵浦源温度对应的锁模所需泵浦源工作功率值，并按此调节设置泵浦源工作功率，且开始计时；
当计时达到预设定的启动稳定时长时，再根据稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息，调节设置泵浦源工作功率。


3.根据权利要求2所述的光学频率梳控制方法，其特征在于，所述稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息包括稳定运行工况锁模状态功率温度曲线，其记录有稳定运行工况下泵浦源工作环境温度与锁模所需泵浦源工作功率的对应关系信息；
根据稳定运行工况锁模状态对应的泵浦源工作功率设置信息调节设置泵浦源工作功率的方式为：实时的根据采集的泵浦源工作环境温度参数，从稳定运行工况锁模状态功率温度曲线中查找到当前泵浦源工作环境温度对应的锁模所需泵浦源工作功率值，并按此实时调节设置泵浦源工作功率。


4.根据权利要求1所述的光学频率梳控制方法，其特征在于，所述工况状态控制参数包括锁模参考环境温度参数和稳定运行工况泵浦源参考温度参数；
对泵浦源工作环境温度进行动态调节的方式为：
在启动时，按照锁模参考环境温度参数进行泵浦源工作环境温度的调节，且在泵浦源工作环境温度达到锁模参考环境温度值后，持续按照锁模参考环境温度参数进行泵浦源工作环境温度的控制，并实时的判断采集的泵浦源温度与稳定运行工况泵浦源参考温度参数的差值是否超过预设定的泵浦源自调节温度预警范围，且在超过时对泵浦源工作环境温度进行调节，使得泵浦源温度与稳定运行工况泵浦源参考温度参数的差值恢复至预设定的泵浦源自调节温度预警范围内。


5.一种光学频率梳控制系统，其特征在于，包括：
泵浦源，布置于控温环境中，用于产生泵浦光；
压控恒流源，用于驱动泵浦源并调节控制泵浦源的工作功率，并反馈其工作时的泵浦源功率参数；
泵浦源温度感测装置，用于采集泵浦源工作时的泵浦源温度参数；
环境温控装置，用于调节控制泵浦源的工作环境温度；
环境温度感测装置，用于感测泵浦源工作环境温度参数；
中央控制装置，用于采集泵浦源功率参数、泵浦源温度参数和泵浦源工作环境温度参数，并据其以及预先设置的工况状态控制参数，对压控恒流源或/和环境温控装置进行控制，进而对光学频率梳系统的泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度进行动态调节，实现光学频率梳的稳定控制。


6.根据权利要求5所述的光学频率梳控制系统，其特征在于，所述中央控制装置包括下位机控制模块和上位机控制模块；
所述下位机控制模块用于分别与泵浦源温度感测装置、环境温度感测装置、压控恒流源和环境温控装置进行数据通信，采集接收来自压控恒流源的泵浦源功率参数、来自泵浦源温度感测装置的泵浦源温度参数以及来自环境温度感测装置的泵浦源工作环境温度参数传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，李爽，沈旭玲，
申请(专利权)人：华东师范大学重庆研究院，华东师范大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50