本发明专利技术公开了一种光纤激光器脉冲整形系统的仿真方法，包括以下步骤：模块化设计光纤激光器脉冲整形系统的各个部件，使得每个部件模块包括对应的物理参数设置和物理模型计算内核；结合各个部件模块搭建光纤激光器脉冲整形系统的图形操作界面；根据各个部件模块对应的物理参数设置和物理模型计算内核计算所搭建光纤激光器脉冲整形系统的整形脉冲输出；以及在图形操作界面上显示整形脉冲输出的波形和／或光谱信息。本发明专利技术实现简便且能够较好地仿真光纤激光器脉冲整形系统的实验过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软件仿真技术，尤其涉及一种光纤激光器脉冲整形的仿真技术。
技术介绍
高功率光纤激光光源在工业加工、印刷、打标、军事、医疗和通信事业上有着巨大的应用。目前高功率光纤激光光源采用主振荡器功率放大的结构，即由一个光纤激光器脉冲整形系统输出具有一定能量、一定脉冲宽度、一定上升沿及任意整形能力的脉冲，该脉冲被后端放大器逐级放大得到满足要求的功率输出。因此，光纤激光器脉冲整形技术是高功率激光光源的关键性技术。 目前光纤激光器脉冲整形技术主要有三类，频谱调制整形、时域调制和脉冲堆积三种。脉冲堆积整形技术的基本思想是利用数个短脉冲通过时间上的首尾相边组合成一个长脉冲。脉冲堆积整形技术中既使用到了短脉冲，又可以整形出长脉冲，具有灵活实用的特点，适用范围可以从亚皮秒至纳秒，填补了频谱调制整形技术和时域调制整形技术的空白。而且其技术只依赖于堆积的原始脉冲和延时控制，实现简单。脉冲堆积整形技术作为新型脉冲整形技术，具有任意整形、较快上升沿、简单实用等特性，非常适用于纳秒及亚皮秒级脉冲整形。 对于相关科技工作者，要使用脉冲堆积整形技术得到具有一定脉冲宽度、一定能量、一定上升沿、任意整形的脉冲输出，最直接的方法是通过搭建光纤激光器脉冲整形系统进行实验。然而，直接进行实验却有一些不利之处，尤其是在对光纤激光器脉冲整形系统中各组件的输出功率和脉冲堆积器的参数还无法确定时，贸然进行实验可能会导致系统中器件的损毁，造成人员伤亡和财物损失。 因此，目前亟需提出一种光纤激光器整形仿真方案，尤其是基于脉冲堆积整形技术的仿真技术。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。 为此，本专利技术的实施例提出一种光纤激光器脉冲整形系统的软件仿真方法，实现简便，且能够较好地仿真光纤激光器脉冲整形系统的实验过程。 根据本专利技术的一个方面，本专利技术实施例提出一种光纤激光器脉冲整形系统的仿真方法，所述仿真方法包括以下步骤模块化设计光纤激光器脉冲整形系统的各个部件，使得每个部件模块包括对应的物理参数设置和物理模型计算内核；结合所述各个部件模块搭建光纤激光器脉冲整形系统的图形操作界面；根据所述各个部件模块对应的物理参数设置和物理模型计算内核计算所述搭建光纤激光器脉冲整形系统的整形脉冲输出；以及在所述图形操作界面上显示所述整形脉冲输出的波形和/或光谱信息。 根据本专利技术进一步的实施例，所述各个部件模块包括锁模激光器模块、脉冲堆积器模块、光纤放大器模块、光纤分束器模块、示波器模块和光谱仪模块，所述锁模激光器模块的输出端与所述脉冲堆积器模块的输入端连接，所述光纤放大器模块的输入端和输出端分别与所述脉冲堆积器模块的输出端、所述光纤分束器模块的输入端连接，所述光纤分束器模块的输出端分别连接到所述示波器模块和所述光谱仪模块上。 根据本专利技术再一步的实施例，根据所述锁模激光器模块对应的物理模型计算内核及物理参数设置计算得到第一脉冲U(t)，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 其中，时间宽度T0、中心频率v、峰值功率P0、啁啾系数C和噪声功率PN为所述锁模激光器模块对应的物理参数设置。 根据本专利技术再一步的实施例，根据所述脉冲堆积器模块对应的物理模型计算内核及物理参数设置对所述第一脉冲U(t)进行处理得到第二脉冲E(t)，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 其中，分束路数量n、每路的幅度衰减αj以及路间延迟τj为所述脉冲堆积器模块对应的物理参数设置，j＝1，2，...，n。 根据本专利技术再一步的实施例，根据所述光纤放大器模块对应的物理模型计算内核及物理参数设置对所述第二脉冲的光功率P0进行放大，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 P＝GP0+(G-1)NsphvB 其中，功率阈值Pth、增益G、噪声因子Nsp、带宽B、中心频率v和普朗克常数h为所述光纤放大器模块对应的物理参数设置。 根据本专利技术进一步的实施例，还包括设置所述各个部件模块的计算状态变量的步骤，所述计算状态变量用于标识对应的部件模块是否已被计算。其中在搭建所述光纤激光器脉冲整形系统图形操作界面时，设置所述各个部件模块的计算状态变量为未被计算。 根据本专利技术再一步的实施例，还包括检测所述各个部件模块是否可以被对应的物理模型计算内核进行计算和/或已被计算的步骤。当所述部件模块不包括输入端口或者包括的输入端口被占满且所述计算状态变量标识为未被计算时，检测所述部件模块可被计算。当所述部件模块包括输入端口并且所述输入端口未被占满时，检测所述部件模块不可被计算。 根据本专利技术的另一方面，本专利技术的实施例提出一种光纤激光器脉冲整形系统的仿真装置，所述仿真装置包括模块化设计单元，所述模块化设计单元对光纤激光器脉冲整形系统的各个部件进行模块化设计，使得每个部件模块包括对应的物理参数设置和物理模型计算内核；图形界面搭建单元，所述图形界面搭建单元结合所述各个部件模块搭建光纤激光器脉冲整形系统的图形操作界面；计算单元，所述计算单元根据所述各个部件模块对应的物理参数设置和物理模型计算内核计算所述搭建光纤激光器脉冲整形系统的整形脉冲输出；以及显示单元，用于在所述图形操作界面上显示所述整形脉冲输出的波形和/或光谱信息。 根据本专利技术进一步的实施例，所述各个部件模块包括锁模激光器模块、脉冲堆积器模块、光纤放大器模块、光纤分束器模块、示波器模块和光谱仪模块，所述锁模激光器模块的输出端与所述脉冲堆积器模块的输入端连接，所述光纤放大器模块的输入端和输出端分别与所述脉冲堆积器模块的输出端、所述光纤分束器模块的输入端连接，所述光纤分束器模块的输出端分别连接到所述示波器模块和所述光谱仪模块上。 根据本专利技术再一步的实施例，所述计算单元利用所述锁模激光器模块对应的物理模型计算内核和所述物理参数设置计算得到第一脉冲U(t)，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 其中，时间宽度T0、中心频率v、峰值功率P0、啁啾系数C和噪声功率PN为所述锁模激光器模块对应的物理参数设置。 根据本专利技术再一步的实施例，所述计算单元利用所述脉冲堆积器模块对应的物理模型计算内核及物理参数设置对所述第一脉冲U(t)进行处理得到第二脉冲E(t)，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 其中，分束路数量n、每路的幅度衰减αj以及路间延迟τj为所述脉冲堆积器模块对应的物理参数设置，j＝1，2，...，n。 根据本专利技术再一步的实施例，所述计算单元利用所述光纤放大器模块对应的物理模型计算内核及物理参数设置对所述第二脉冲的光功率P0进行放大，所述物理模型计算内核通过以下公式表示 P＝GP0+(G-1)NsphvB 其中，功率阈值Pth、增益G、噪声因子Nsp、带宽B、中心频率v和普朗克常数h为所述光纤放大器模块对应的物理参数设置。 根据本专利技术进一步的实施例，所述模块化设计单元还设置所述各个部件模块的计算状态变量，所述计算状态变量用于标识对应的部件模块是否已被计算。其中在搭建所述光纤激光器脉冲整形系统图形操作界面时，所述模块化设计单元设置所述各个部件模块的计算状态变量为未被计算。 根据本专利技术再一步的实施例，还包括检测单元，所述检测单元用于检测所述各个部件模块是否可以被对应的物理模型计算内核进行计算和/或已被计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤激光器脉冲整形系统的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括以下步骤： 模块化设计光纤激光器脉冲整形系统的各个部件，使得每个部件模块包括对应的物理参数设置和物理模型计算内核； 结合所述各个部件模块搭建光纤激光器脉冲整形系统 的图形操作界面； 根据所述各个部件模块对应的物理参数设置和物理模型计算内核计算所述搭建光纤激光器脉冲整形系统的整形脉冲输出；以及 在所述图形操作界面上显示所述整形脉冲输出的波形和／或光谱信息。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑欢，许立新，明海，顾春，王安廷，高昆，吴云霞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。