一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法，所述智能时空锁模光纤激光器包括：全光纤动量空间调制装置，所述全光纤动量空间调制装置用于控制空间模场分布；所述全光纤动量空间调制装置包括：动量空间随机调控器件和智能反馈控制装置；所述动量空间随机调控器件和所述智能反馈控制装置连接；所述动量空间随机调控器件用于得到在多模光纤坐标空间中任意形态的模场分布；所述智能反馈控制装置用于得到多模光纤时空锁模状态的特定模场分布。通过动量空间随机调控器件得到坐标空间中任意形态的模场分布，并通过智能反馈控制装置找出多模光纤时空锁模状态的特定模场分布，达到准确地控制空间模场分布，实现时空模式的同时锁定的效果。时锁定的效果。时锁定的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法


[0001]本专利技术涉及光纤激光器
，特别涉及一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法。

技术介绍

[0002]锁模激光器是获取高能量超窄脉冲的重要手段，目前在激光加工、医学成像、通信及军事等领域具有重要应用。相比于传统的单模光纤锁模激光器，基于多模光纤的时空锁模光纤激光器具有更大的模场面积，理论研究表明多模光纤激光器输出脉冲能量比单模光纤激光器输出脉冲能量高三个数量级，是获取高能量超短脉冲的理想选择。此外，由于多模光纤同时存在多种横模分布，在空间上了提供了更多的自由度。因此，该类光纤激光器可广泛应用于工业精密加工、光通信、高精度传感、检测及军事等多个领域。
[0003]时空锁模光纤激光器采用多模光纤，需要在锁定纵模的同时对横模进行同步锁定，即需要对激光的空间分布进行合理调控。因此，如何对空间模式进行精确控制，并同时实现时域与空间模式同时锁定是获取多模锁模时空光纤激光器的关键。目前实现空间模式调控的方法一般借助空间滤波器来实现：对于空间光类型光纤激光器，通常采用在空间区域放置小孔，根据摆放不同位置来消除部分横模成分。对于全光纤类型光纤激光器，采用不同数值孔径及错位熔接等方法消除部分横模。现有技术的上述方法只能通过坐标空间维度消除部分横模成分，不能准确实现对模式的选择，同时也给系统带来了较大的额外损耗，获得的脉冲能量低。
[0004]因此现有技术还有待发展和提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法，以解决现有的时空锁模光纤激光器无法准确控制空间模场分布问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现的：一种智能时空锁模光纤激光器，所述智能时空锁模光纤激光器为多模光纤激光器，具有光学谐振腔结构，其包括：全光纤动量空间调制装置，所述全光纤动量空间调制装置与所述光学谐振腔结构连接，所述全光纤动量空间调制装置用于控制空间模场分布；
[0007]所述全光纤动量空间调制装置包括：动量空间随机调控器件和智能反馈控制装置；
[0008]所述动量空间随机调控器件和所述智能反馈控制装置连接；
[0009]所述动量空间随机调控器件用于得到在多模光纤坐标空间中任意形态的模场分布；
[0010]所述智能反馈控制装置用于得到多模光纤时空锁模状态的特定模场分布。
[0011]本专利技术的进一步设置，所述光学谐振腔结构为环形腔回路，所述智能时空锁模光纤激光器还包括：多模光纤泵浦源、多模泵浦连接器、少模增益光纤、无源折射率渐变光纤、
多模光纤型光隔离器、可饱和吸收体、多模光纤型耦合器以及多模光纤滤波器；
[0012]所述多模光纤泵浦源与所述多模泵浦连接器连接，所述多模光纤泵浦源用于对激光工作物质进行激励；
[0013]所述多模泵浦连接器用于将所述多模光纤泵浦源发出的光和信号耦合入环形腔回路中；
[0014]所述少模增益光纤用于通过增益物质受所述多模光纤泵浦源发出的光激发出一微米波段的激光；
[0015]所述无源折射率渐变光纤用于减少模间色散；
[0016]所述多模光纤型光隔离器用于保证激光在环形腔回路中单向传输；
[0017]所述可饱和吸收体用于实现时域模式锁定；
[0018]所述多模光纤型耦合器用于将环形腔回路中的部分激光耦合输出；
[0019]所述多模光纤滤波器用于对环形腔回路中的激光进行时域滤波。
[0020]本专利技术的进一步设置，所述智能反馈控制装置包括智能反馈算法模块；
[0021]所述智能反馈算法模块通过全局优化算法得到满足时空锁模状态的特定模场分布集合，并且所述智能反馈算法模块通过人工智能对时空锁模状态的特定模场分布集合进行反复学习。
[0022]本专利技术的进一步设置，所述智能反馈控制装置还包括：旋钮控制模块；
[0023]所述旋钮控制模块用于通过人工或者所述智能反馈算法模块锁定时空锁模状态的特定模场分布。
[0024]本专利技术的进一步设置，所述全光纤动量空间调制装置还包括：监测输出器件；
[0025]所述监测输出器件分别与所述全光纤动量空间调制装置和所述智能反馈控制装置连接，所述监测输出器件用于监测所述全光纤动量空间调制装置的腔内状态并且输出信号至所述智能反馈控制装置。
[0026]本专利技术的进一步设置，所述多模光纤泵浦源、所述多模泵浦连接器、所述少模增益光纤、所述无源折射率渐变光纤、所述全光纤动量空间调制装置、所述多模光纤型光隔离器、所述可饱和吸收体、所述多模光纤型耦合器以及所述多模光纤滤波器依次连接组成环形腔回路。
[0027]本专利技术的进一步设置，所述动量空间随机调控器件通过改变所述多模光纤的几何结构得到在所述多模光纤的坐标空间中任意形态的模场分布。
[0028]本专利技术的进一步设置，所述可饱和吸收体为人工类可饱和吸收体或天然类可饱和吸收体。
[0029]本专利技术的进一步设置，所述少模增益光纤为折射率阶跃式掺杂稀土元素光纤并以掺镱光纤作为激光的增益介质。
[0030]基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种控制方法，应用上述所述的智能时空锁模光纤激光器中，其包括如下步骤：
[0031]通过动量空间随机调控器件得到在多模光纤坐标空间中任意形态的模场分布；
[0032]通过智能反馈控制装置得到多模光纤时空锁模状态的特定模场分布。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]本专利技术提供一种智能时空锁模光纤激光器和控制方法，所述智能时空锁模光纤激
光器包括：全光纤动量空间调制装置，所述全光纤动量空间调制装置用于控制空间模场分布，通过所述全光纤动量空间调制装置达到准确控制空间模场分布，实现时空锁模的效果；所述全光纤动量空间调制装置包括：动量空间随机调控器件和智能反馈控制装置；所述动量空间随机调控器件和所述智能反馈控制装置连接；所述动量空间随机调控器件用于得到在多模光纤坐标空间中任意形态的模场分布，仅通过所述动量空间随机调控器件即可获得任意空间调控状态，达到具有灵活性的效果；所述智能反馈控制装置用于得到多模光纤时空锁模状态的特定模场分布，在获得任意空间调控状态之后，即可通过所述智能反馈控制装置得到特定模场分布，达到实现准确控制空间模场分布的效果。
[0035]首先通过动量空间随机调控器件得到坐标空间中任意形态的模场分布，随后通过智能反馈控制装置找出多模光纤时空锁模状态的特定模场分布，最终可以精确地控制空间模场分布，实现时间模式和空间模式的同时锁定，获得稳定可靠的高能量超短脉冲输出。
附图说明
[0036]图1为本专利技术提供的一种智能时空锁模光纤激光器较佳实施例的原理结构框图。
[0037]图2为缠绕式调控方式原理结构图。
[0038]图3为拉伸挤压式调控方式原理结构图。
[0039]图4为局部加热式调控方式原理结构图。
[0040]图5为图1进行时空锁定模式时的判定程序流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能时空锁模光纤激光器，所述智能时空锁模光纤激光器为多模光纤激光器，具有光学谐振腔结构，其特征在于，包括：全光纤动量空间调制装置，所述全光纤动量空间调制装置与所述光学谐振腔结构连接，所述全光纤动量空间调制装置用于控制空间模场分布；所述全光纤动量空间调制装置包括：动量空间随机调控器件和智能反馈控制装置；所述动量空间随机调控器件和所述智能反馈控制装置连接；所述动量空间随机调控器件用于得到在多模光纤坐标空间中任意形态的模场分布；所述智能反馈控制装置用于得到多模光纤时空锁模状态的特定模场分布。2.根据权利要求1所述的智能时空锁模光纤激光器，其特征在于，所述光学谐振腔结构为环形腔回路，所述智能时空锁模光纤激光器还包括：多模光纤泵浦源、多模泵浦连接器、少模增益光纤、无源折射率渐变光纤、多模光纤型光隔离器、可饱和吸收体、多模光纤型耦合器以及多模光纤滤波器；所述多模光纤泵浦源与所述多模泵浦连接器连接，所述多模光纤泵浦源用于对激光工作物质进行激励；所述多模泵浦连接器用于将所述多模光纤泵浦源发出的光和信号耦合入环形腔回路中；所述少模增益光纤用于通过增益物质受所述多模光纤泵浦源发出的光激发出一微米波段的激光；所述无源折射率渐变光纤用于减少模间色散；所述多模光纤型光隔离器用于保证激光在环形腔回路中单向传输；所述可饱和吸收体用于实现时域模式锁定；所述多模光纤型耦合器用于将环形腔回路中的部分激光耦合输出；所述多模光纤滤波器用于对环形腔回路中的激光进行时域滤。3.根据权利要求1所述的智能时空锁模光纤激光器，其特征在于，所述智能反馈控制装置包括智能反馈算法模块；所述智能反馈算法模块通过全局优化算法得到满足时空锁模状态的特定模场分布集合，并且所述智能反馈算法模块通过人工智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春阳，皮雅稚，王超鹏，李超，曹子峥，余少华，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：