基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置和方法。通过锁相环产生与飞秒激光脉冲一一对应的同步时钟；在同步时钟上升沿后延时特定时间输出同步提取脉冲，经放大后传输至MZM进行调制，实现光脉冲的同步提取；对提取后的光脉冲进行探测，滤波放大后获得频率为提取脉冲频率的低频信号和频率为飞秒激光重复频率的高频信号，用锁相放大器求得两信号幅值。进行延时扫描，直到低频信号幅值达到最大；进行偏压扫描，直到高频信号幅值降至最低，实现光脉冲泄漏的检测与抑制。本发明专利技术解决了传统方法中由于不同步导致的脉冲提取失败和飞秒激光泄漏问题，提高了飞秒激光脉冲提取稳定性，可以广泛应用于光脉冲精密测量技术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置和方法
本专利技术属于精密测量
的一种激光脉冲提取装置和方法，特别是一种基于马赫-曾德调制器(MZM)强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置和方法。
技术介绍
飞秒激光因具有重复频率可溯源、超高的时间分辨率等优点，在激光干涉精密测量和超快成像
应用广泛。受激光器腔长等因素限制，飞秒激光器输出的飞秒脉冲重复频率通常在数十甚至上百MHz量级以上，为了实现飞秒量级超快成像，通常需要将高重复频率的飞秒激光脉冲进行稀疏提取。基于普克尔斯盒(Pockels)的传统光脉冲提取方法运用电光相位调制原理对激光偏振态进行调制，当偏振态与偏振片相同时，激光透射，反之，激光反射，实现对激光开关控制作用。普克尔斯盒所需的驱动电压高达千伏量级，对电子设备要求高；此外由于振铃效应，开关频率难以提高，通常仅能达到kHz量级光脉冲提取。基于声光调制器(AOM)的光脉冲提取方法通过施加正弦驱动信号产生超声波作用于晶体，使晶体折射率发生周期性变化，形成光栅。激光入射时由于衍射作用，传播角度发生偏转；反之无正弦驱动信号时，光栅消失，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：/n装置包括飞秒激光器(1)、马赫-曾德调制器(2)、光纤分束器(3)、光电探测器(4)、低通滤波器(5)、高通滤波器(6)、低频放大器(7)、高频放大器(8)、第一模数转换器(9)、第二模数转换器(10)、现场可编程逻辑阵列处理器(11)、数模转换器(12)、电脉冲放大器(13)；飞秒激光器(1)输出端连接至马赫-曾德调制器(2)的一个输入端，马赫-曾德调制器(2)的输出端连接至光纤分束器(3)，光纤分束器(3)的两个输出端分为功率比90:10，光纤分束器(3)的功率占比10％的输出端连接至光电探测器(4)的输入端，光电探测器...

【技术特征摘要】
1.一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：
装置包括飞秒激光器(1)、马赫-曾德调制器(2)、光纤分束器(3)、光电探测器(4)、低通滤波器(5)、高通滤波器(6)、低频放大器(7)、高频放大器(8)、第一模数转换器(9)、第二模数转换器(10)、现场可编程逻辑阵列处理器(11)、数模转换器(12)、电脉冲放大器(13)；飞秒激光器(1)输出端连接至马赫-曾德调制器(2)的一个输入端，马赫-曾德调制器(2)的输出端连接至光纤分束器(3)，光纤分束器(3)的两个输出端分为功率比90:10，光纤分束器(3)的功率占比10％的输出端连接至光电探测器(4)的输入端，光电探测器(4)的输出端连接至低通滤波器(5)和高通滤波器(6)的输入端，低通滤波器(5)经低频放大器(7)与第一模数转换器(9)依次级联，高通滤波器(6)经高频放大器(8)与第二模数转换器(10)依次级联，第一模数转换器(9)与第二模数转换器(10)的输出端连接至现场可编程逻辑阵列处理器(11)的两个输入端，现场可编程逻辑阵列处理器(11)的输出端分别连接至电脉冲放大器(13)与数模转换器(12)的输入端，电脉冲放大器(13)与数模转换器(12)的输出端连接至马赫-曾德调制器(2)的另外两个输入端。


2.根据权利要求1所述的一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：还包括原子钟(14)，原子钟(14)的输出端连接至飞秒激光器(1)与现场可编程逻辑阵列处理器(11)的一个输入端。


3.根据权利要求1所述的一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：飞秒激光器(1)输出的激光输入马赫-曾德调制器MZM2中进行强度调制和脉冲同步提取，提取后的飞秒激光脉冲经光纤分束器分为功率比为90:10的两束激光，功率占比为90％的一束激光不作处理，其中功率占比为10％的一束激光照射至光电探测器(4)，光电探测器(4)输出的拍频信号一方面依次经低通滤波器和低频放大器后获得频率与提取脉冲频率相同的低频信号，另一方面同时依次经高通滤波器和高频放大器后获得频率与激光器重复频率相同的高频信号；低频信号与高频信号分别通过第一模数转换器与第二模数转换器后转换为数字低频信号S1与数字高频信号S2，并输入到现场可编程逻辑阵列处理器(11)，现场可编程逻辑阵列处理器(11)处理输出同步电脉冲信号Ep经电脉冲放大器后对马赫-曾德调制器MZM2进行强度调制，现场可编程逻辑阵列处理器(11)同时处理输出偏压补偿信号Vb经数模转换器后对马赫-曾德调制器MZM2进行偏压控制。


4.根据权利要求1所述的一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：所述的现场可编程逻辑阵列处理器(11)内部具体包括同步电脉冲生成器(1101)、偏压控制器(1102)、第二锁相放大器(1103)、第一锁相放大器(1104)、延时控制器(1105)和锁相环(1106)；原子钟(14)的输出端连接至同步电脉冲生成器(1101)的输入端，第一模数转换器(9)与第二模数转换器(10)的输出端分别连接至第一锁相放大器(1104)、第二锁相放大器(1103)的输入端，第一锁相放大器(1104)和第二锁相放大器(1103)的输出端分别连接到延时控制器(1105)、偏压控制器(1102)的输入端，延时控制器(1105)的输出端和锁相环(1106)的输出端一起连接到同步电脉冲生成器(1101)的输入端，同步电脉冲生成器(1101)的输出端和偏压控制器(1102)的输出端分别连接到电脉冲放大器(13)、数模转换器(12)，数模转换器(12)、电脉冲放大器(13)的输出端再连接到马赫-曾德调制器(2)的另外两个输入端。


5.根据权利要求4所述的一种基于MZM强度调制的飞秒激光脉冲同步提取装置，其特征在于：锁相环(1106)将从原子钟(14)输入的参考时钟倍频，产生时钟周期与飞秒激光脉冲对应的频率为fp的同步时钟和频率为fe的高频时钟，传输至同步脉冲生成器(1101)；第一锁相放大器(1104)将从第一模数转换器(9)输入的数字低频信号S1进行正交解调获得低频信号幅值A1，低频信号幅值A1输入延时控制器(1105)，延时控制器(1105)进行延时扫描查找使得低频信号幅值A1达到最大时的延时控制变量Td并传输至同步脉冲生成器(1101)；同步脉冲生成器(1101)以频率为fe的高频时钟为工作时钟，在频率为fp的同步时钟的上升沿后延时Td个高频时钟fe的周期再输出同步电脉冲信号Ep至电脉冲放大器(13)；第二锁相放大器(1103)将从第二模数转换器(10)输入的数字高频信号S2进行正交解调获得高频信号幅值A2，高信号幅值A2输入偏压控制器(1102)，偏压控制器(1102)进行偏压扫描使得高频信号幅值A2降至最低...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈本永，谢建东，严利平，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33