一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法技术

本发明专利技术提供一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，包括：首先根据无源腔腔参数建立腔损耗观测值模型，然后根据调腔评价指标明确腔损耗理论真实值对应的特征参量。进一步建立针对特征参量的观测值模型，以模型计算的方式计算腔损耗理论真实值，完成无源腔腔损耗标定。本发明专利技术基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法具备特征明确、操作便捷的特点，有望克服腔损耗观测过程中的主观因素影响。损耗观测过程中的主观因素影响。损耗观测过程中的主观因素影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法


[0001]本专利技术涉及激光
，具体涉及一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其用于光学谐振腔调控技术中。

技术介绍

[0002]腔损耗是评价无源稳定腔和无源介稳腔调腔质量的一个重要参量，准确获取腔损耗对于基于无源腔的相关技术(如光腔衰荡技术)具有重要意义。无源腔一般由高反射率腔镜构成，由于腔镜反射率的真值无法获取(S.Xiao,B.Li,and J.Wang,“Precise measurements of super
‑
high reflectance with cavity ring
‑
down technique”,Metrologia.57,2020:055002)，因此无源腔自身的腔损耗真值也是无法预知的。无源腔的腔损耗观测值与调腔结果密切相关，并且对腔参数失调极其敏感(何星,田中州,王帅等,基于角谱传播理论的衰荡腔光场传输模型及调腔评价准则探究，物理学报,2023,72(1):014205)。腔参数包括腔长、各腔镜的位置和角度失调量。因此，在理论上无穷多的腔参数组合对应的众多腔损耗观测值中精准标定腔损耗真值就成为关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：无源腔腔损耗真值获取问题。
[0004]本专利技术要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，包括：
[0005]步骤(1)、搭建无源腔，明确腔损耗理论真值对应的调腔评价准则特征参量；其中，无源腔特指无源稳定腔和无源介稳腔。调腔评价准则可以为腔透射信号光强、腔透射光斑形态、腔透射信号包络线及腔透射光束相位其中的一种，也可以为其中几种的组合。腔损耗理论真值对应的调腔评价准则特征参量与调腔评价准则有如下对应关系：
[0006]腔透射信号光强的特征参量为光强最大值；
[0007]腔透射光斑形态的特征参量为光斑形态数据，包括外接矩阵长宽比、外接矩形面积比、外接椭圆面积比的组合；
[0008]腔透射信号包络线为特征线型函数；
[0009]腔透射光束相位为高斯光束在观测点位的球面波前。
[0010]步骤(2)、分别建立无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型；其中，无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型的建模方法可以为理论计算、数值仿真和实验实测。
[0011]无源腔腔损耗观测值模型具体为腔损耗观测值与腔参数之间的隐函数关系，数学描述为δ＝F0(L,Δ
x1
,Δ
y1
,Δ
x2
,Δ
y2
,θ
x1
,θ
y1
,θ
x2
,θ
y2
)；调腔评价准则观测模型具体为调腔评价准则观测值与腔参数之间的隐函数关系，数学描述为χ＝F1(L,Δ
x1
,Δ
y1
,Δ
x2
,Δ
y2
,θ
x1
,θ
y1
,θ
x2
,θ
y2
)，其中，δ表示腔损耗观测值，χ表示调腔评价准则观测值，L为腔长，Δ
x1
和Δ
y1
表示无源腔一端腔镜在x、y方向的位置失调量，θ
x1
和θ
y1
表示无源腔一端腔镜在x、y方向的角
度失调量；Δ
x2
和Δ
y2
表示无源腔另一端腔镜在x、y方向的位置失调量，θ
x2
和θ
y2
表示无源腔另一端腔镜在x、y方向的角度失调量。
[0012]步骤(3)、根据调腔评价准则观测模型，计算调腔评价准则特征参量所对应的腔参数坐标，将腔参数坐标代入腔损耗观测值模型即可计算出腔损耗理论真值。得到腔损耗理论真值后即完成了无源腔腔损耗标定。
[0013]进一步地，函数F0和F1可借助机器学习的手段得到其显函数近似。
[0014]本专利技术的原理是：首先明确调腔评价准则对应腔损耗真值的特征参量，然后分别进行腔损耗观测值和调腔评价准则观测值关于腔参数的建模。进一步以模型计算的方式，由特征参量代入调腔评价准则模型，计算对应的腔参数坐标；再将腔参数坐标代入腔损耗观测值模型，从中获得腔损耗真值。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本方法具备特征明确、操作便捷的特点，可为调腔过程提供清晰且可量化的理论模型，有望克服腔损耗观测过程中的主观因素影响。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法的方法流程图；
[0017]图2为本专利技术的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法的腔损耗模型示例图；
[0018]图3为本专利技术的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法的透射光强值模型示例图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。
[0020]如图1所示，本专利技术的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，具体实施方式如下：
[0021]步骤(1)、搭建无源腔，明确腔损耗理论真值对应的调腔评价准则特征参量。
[0022]其中无源腔由两块平凹高反射率腔镜构成，腔镜曲率半径约1m，腔长0.6m，满足稳定腔条件。目前典型的调腔评价准则及其特征参量包括：
[0023]腔透射信号光强的特征参量为光强最大值；
[0024]腔透射光斑形态的特征参量为光斑形态数据，包括外接矩阵长宽比、外接矩形面积比、外接椭圆面积比的组合；
[0025]腔透射信号包络线为特征线型函数；
[0026]腔透射光束相位为高斯光束在观测点位的球面波前。
[0027]本实施例选定的调腔评价准则为腔透射信号光强，理论和仿真研究表明，光强峰值对应腔状态的腔损耗观测值可认为是腔损耗真值。
[0028]步骤(2)、分别建立无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型；其中，无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型的建模方法可以为理论计算、数值仿真和实验实测。
[0029]无源腔腔损耗观测值模型具体为腔损耗观测值与腔参数直接的函数关系，数学描述为δ＝F0(L,Δ
x1
,Δ
y1
,Δ
x2
,Δ
y2
,θ
x1
,θ
y1
,θ
x2
,θ
y2
)；调腔评价准则观测模型具体为调腔评价
准则观测值与腔参数直接的函数关系，数学描述为χ＝F1(L,Δ
x1
,Δ
y1
,Δ
x2
,Δ
y2
,θ
x1
,θ
y1
,θ
x2
,θ
y2
)，其中，δ表示腔损耗观测值，χ表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤(1)、搭建无源腔，明确腔损耗理论真值对应的调腔评价准则特征参量；步骤(2)、分别建立无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型；步骤(3)、根据调腔评价准则观测模型，计算调腔评价准则特征参量所对应的腔参数坐标，将腔参数坐标代入腔损耗观测值模型即可计算出腔损耗理论真值，得到腔损耗理论真值后即完成了无源腔腔损耗标定。2.根据权利要求1所述的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于：步骤(1)所述的无源腔特指稳定腔和介稳腔。3.根据权利要求1所述的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于：步骤(1)所述的调腔评价准则可以为腔透射信号光强、腔透射光斑形态、腔透射信号包络线及腔透射光束相位其中的一种，也可以为其中几种的组合。4.根据权利要求1所述的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于：步骤(1)所述的腔损耗理论真值对应的调腔评价准则特征参量与调腔评价准则有如下对应关系：腔透射信号光强的特征参量为光强最大值；腔透射光斑形态的特征参量为光斑形态数据，包括外接矩阵长宽比、外接矩形面积比、外接椭圆面积比的组合；腔透射信号包络线为特征线型函数；腔透射光束相位为高斯光束在观测点位的球面波前。5.根据权利要求1所述的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于：步骤(2)所述的无源腔腔损耗观测值模型和调腔评价准则观测模型的建模方法可以为理论计算、数值仿真和实验实测。6.根据权利要求1所述的一种基于模型计算的无源腔腔损耗标定方法，其特征在于：步骤(2)所述的无源腔腔损耗观测值模型具体为腔损耗观测值与腔参数之间的隐函数关系，数学描述为δ＝F0(L,Δ
x1
,Δ
y1
,...

【专利技术属性】
技术研发人员：何星，田中州，林海奇，王帅，杨平，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：