一种光学频率梳自动锁模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自动锁模控制方法及控制系统，其借助存储的锁模状态工况控制参数并结合采集的光学频率梳系统的工作反馈参数，对泵浦源工作功率或/和泵浦源工作环境温度的动态调节控制，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，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，有利于光梳系统更好的保持稳定运行工况，还能够实现大数据更新方式的锁模优化控制，有效改善了光学频率梳系统的锁模控制过程，更好的保证其运行稳定性和测量精度。

An automatic mode locking control method and control system for optical frequency comb

【技术实现步骤摘要】
一种光学频率梳自动锁模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自动锁模控制方法及光学频率梳自动锁模控制系统。
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较为复杂的过程，其重复频率、光梳载波包络的线宽、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，例如泵浦功率或环境温度的波动使得光梳的重复频率与载波包络相位不稳定，导致光梳失锁；并且泵浦源自身工作的发热而导致的工作温度变化，也会影响重复频率与载波包络相位的锁定稳定性；这些因素都导致了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的锁模控制过程，更好的保证其运行稳定性和测量精度，成为了亟需解决的问题。
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自动锁模控制方法，以改善光学频率梳系统的锁模控制过程，更好的保证其运行稳定性和测量精度。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种光学频率梳自动锁模控制方法，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锁模频率参数、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；所述锁模频率参数包括光梳载波的重复频率参数和载波包络相位参数；调取存储的锁模状态工况控制参数，并结合所述工作反馈参数，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，使得光学频率梳完成锁模，且根据锁模后的实际工况状态控制参数对存储的锁模状态工况控制参数进行更新，待后续调取。上述的光学频率梳自动锁模控制方法中，作为优选方案，所述存储的锁模状态工况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的泵浦源温度与达到设定锁模状态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，获取与启动工况锁模状态功率温度曲线，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，并按此设置泵浦源工作功率后，根据当前锁模频率参数判断光梳锁模状态；若光梳已锁模，则维持当前泵浦源工作功率值；若光梳尚未锁模，则进一步调节泵浦源工作功率，直至光梳锁模后，再维持锁模后的泵浦源工作功率值，使得光学频率梳保持锁模状态；当启动后光梳锁模达到预设定的锁模稳定时长时，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，使得光学频率梳保持锁模状态。上述的光学频率梳自动锁模控制方法中，作为优选方案，对存储的锁模状态工况控制参数进行更新的方式包括：在通过进一步调节泵浦源工作功率直至光梳锁模后，将锁模后的泵浦源工作功率值以及当前泵浦源温度加以反馈，按照该泵浦源工作功率值对存储的启动工况锁模状态功率温度曲线中位于当前泵浦源温度值点的泵浦源工作功率值进行更新。上述的光学频率梳自动锁模控制方法中，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保持锁模状态的泵浦源工作环境温度与保持设定锁模状态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后，实时的跟踪锁模频率参数以判断光梳锁模状态；当光梳保持锁模时，维持当前泵浦源工作功率值；当光梳失锁时，则调节泵浦源工作功率，直至光梳重新锁模后，再维持重新锁模后的泵浦源工作功率值，使得光学频率梳保持锁模状态。上述的光学频率梳自动锁模控制方法中，作为优选方案，对存储的锁模状态工况控制参数进行更新的方式包括：在因光梳失锁而调节泵浦源工作功率直至光梳重新锁模后，将重新锁模后的泵浦源工作功率值以及当前泵浦源工作环境温度加以反馈，按照该泵浦源工作功率值对存储的稳定运行工况锁模状态功率温度曲线中位于当前泵浦源工作环境温度值点的泵浦源工作功率值进行更新。上述的光学频率梳自动锁模控制方法中，作为优选方案，所述锁模状态工况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自动锁模控制方法的光学频率梳自动锁模控制系统方案，具体技术方案如下：一种光学频率梳自动锁模控制系统，包括上位机控制装置，以及与上位机控制装置进行数据通信的锁模控制子系统；所述锁模控制子系统包括：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；光梳载波获取装置，用于获取能够提供锁模频率参数的光梳载波信号，所述锁模频率参数包括光梳载波的重复频率参数和载波包络相位参数；环境温控装置，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学频率梳自动锁模控制方法，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锁模频率参数、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；所述锁模频率参数包括光梳载波的重复频率参数和载波包络相位参数；/n调取存储的锁模状态工况控制参数，并结合所述工作反馈参数，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，使得光学频率梳完成锁模，且根据锁模后的实际工况状态控制参数对存储的锁模状态工况控制参数进行更新，待后续调取。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学频率梳自动锁模控制方法，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锁模频率参数、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；所述锁模频率参数包括光梳载波的重复频率参数和载波包络相位参数；
调取存储的锁模状态工况控制参数，并结合所述工作反馈参数，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，使得光学频率梳完成锁模，且根据锁模后的实际工况状态控制参数对存储的锁模状态工况控制参数进行更新，待后续调取。


2.根据权利要求1所述的光学频率梳自动锁模控制方法，其特征在于，所述存储的锁模状态工况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的泵浦源温度与达到设定锁模状态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，获取与启动工况锁模状态功率温度曲线，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，并按此设置泵浦源工作功率后，根据当前锁模频率参数判断光梳锁模状态；若光梳已锁模，则维持当前泵浦源工作功率值；若光梳尚未锁模，则进一步调节泵浦源工作功率，直至光梳锁模后，再维持锁模后的泵浦源工作功率值，使得光学频率梳保持锁模状态；
当启动后光梳锁模达到预设定的锁模稳定时长时，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，使得光学频率梳保持锁模状态。


3.根据权利要求2所述的光学频率梳自动锁模控制方法，其特征在于，对存储的锁模状态工况控制参数进行更新的方式包括：
在通过进一步调节泵浦源工作功率直至光梳锁模后，将锁模后的泵浦源工作功率值以及当前泵浦源温度加以反馈，按照该泵浦源工作功率值对存储的启动工况锁模状态功率温度曲线中位于当前泵浦源温度值点的泵浦源工作功率值进行更新。


4.根据权利要求2所述的光学频率梳自动锁模控制方法，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保持锁模状态的泵浦源工作环境温度与保持设定锁模状态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后，实时的跟踪锁模频率参数以判断光梳锁模状态；当光梳保持锁模时，维持当前泵浦源工作功率值；当光梳失锁时，则调节泵浦源工作功率，直至光梳重新锁模后，再维持重新锁模后的泵浦源工作功率值，使得光学频率梳保持锁模状态。


5.根据权利要求4所述的光学频率梳自动锁模控制方法，其特征在于，对存储的锁模状态工况控制参数进行更新的方式包括：
在因光梳失锁而调节泵浦源工作功率直至光梳重新锁模后，将重新锁模后的泵浦源工作功率值以及当前泵浦源工作环境温度加以反馈，按照该泵浦源工作功率值对存储的稳定运行工况锁模状态功率温度曲线中位于当前泵浦源工作环境温度值点的泵浦源工作功率值进行更新。


6.根据权利要求1所述的光学频率梳自动锁模控制方法，其特征在于，所述锁模状态工况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...

【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