【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及受激布里渊散射，特别是涉及一种受激布里渊散射在线监测方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、高功率窄线宽光纤激光器由于其良好的相干性和高光束质量在引力波探测、相干雷达、光束合成等领域受到广泛应用。由于在各个领域应用时对于激光线宽的具体需求不同，学术上对于“窄线宽”概念并没有一个准确和明确的定义，但通常上光谱线宽低于或在0.1 nm量级的光纤激光可以被统称作窄线宽光纤激光，尤其是当激光仅包含一个纵向模式（对应一个频率、一个波长）时被称作单频光纤激光。高功率窄线宽光纤激光的功率提升受到多种物理机制的限制，其中主要包括受激布里渊散射（stimulated brillouinscattering，sbs）、受激拉曼散射（stimulated raman scattering，srs）、自相位调制（self-phase modulation，spm）和四波混频（four-wave mixing，fwm)等非线性效应以及由于光纤中量子亏损引起的热致模式不稳定（transverse mode instability，tmi）效应。对于窄线宽激光器来说，其中尤为严重的是sbs效应，其阈值通常显著低于其他几种，而且线宽越窄时sbs阈值越低，是实现高功率窄线宽光纤激光首先必须要克服的难题。
2、光纤中的受激布里渊散射源自于光纤中入射光与光纤中的声学声子产生散射，形成低频斯托克斯光子，其频移量由光纤材质决定，在石英玻璃中约在10 mhz量级。sbs具体过程可以描述如下，入射光（频率为ωp）在介质中传播时，由于电致伸缩效应，产
3、典型的高功率窄线宽光纤激光器结构如图1所示，其中1为种子源、2为回光监测端、3为三端隔离器（或环形器）、4为正向泵浦源、5为反向包层功率剥离器、6为正向(6+1)×1泵浦信号合束器、7为增益光纤、8为反向(6+1)×1泵浦信号合束器、9为反向泵浦源、10为正向包层功率剥离器、11为输出石英端帽，sbs通常产生于图1中三端隔离器3之后的放大器部分，三端隔离器3的作用是将sbs出现后的反向传输斯托克斯光（称为反向光）通过回光监测端2进行导出，防止其进入种子源1中破坏前级光学结构。由于通常三端隔离器3所能承受的反向功率有限，而且sbs增益系数较高，在监测到sbs出现后应立即关闭激光放大器系统，防止sbs引起的高能量脉冲瞬间损坏三端隔离器3以及后续造成更严重的破坏效果。
4、所以，如何保障高功率窄线宽光纤激光器在sbs出现后的安全状态成为测试中的一个关键点。其主要内容分为两个部分，一是如何尽快监测到sbs出现，二是如何在得到sbs出现的信号后尽快切断激光器放大器电源。考虑到sbs主要的脉冲式后向传输特征，主要有3种手段针对由回光监测端2引出的反向光进行监测，可以用来辅助判断sbs的出现。
5、第一种是针对回光监测端2的反向光功率进行监测，当发现回光监测端2的反向光功率随正向光输出功率（图1中11处输出的功率）出现显著非线性增长时，则可能是出现了sbs效应。这里与上述中的sbs机理关系密切，当出现受激过程时，大量正向光通过sbs过程被散射为反向传输的斯托克斯光，该过程在短时间内迅速出现，因此可以观察到回光监测端2的反向光急剧增长。
6、第二种方法则是测量回光监测端2的反向光光谱。当sbs发生时，会伴随着多个反向高能脉冲出现，脉冲出现具有较大的随机性。观察反向光光谱会发现，脉冲出现时光谱上会出现多个尖峰，根据相关文献研究，其对应着高阶斯托克斯光谱峰位，但具体出现位置具有较大随机性。该方法则是通过观测光谱上是否存在尖峰来判断sbs的出现。
7、第三种方法是使用高频率光电探测器（简称pd）配合示波器探测回光监测端2反向光的强弱特征，光电探测器将回光监测端2处反向光功率强度转化为电子信号通过示波器可视化来监测高频脉冲。当sbs出现时，高频脉冲会被光电探测器捕捉到，然后通过示波器可以观测到这些脉冲，进而判断sbs。
8、目前这三种方法中，第一种方法最为简单，对设备要求最低，但对sbs开始出现判断不够及时，当观测到功率非线性增长时sbs已经具有较高的强度了，难以第一时间判断；第二种方法复杂度和灵敏度次之，由于光谱仪扫描光谱也存在一定时间间隔，而高频脉冲的脉宽在数十ns量级，在sbs初期脉冲数量不多时很容易被错过而观测不到，也难以第一时间判断；第三种方法在时间灵敏度上最好，但是单独使用容易受到噪声影响，尤其当噪声本底较高时，脉冲在初始阶段容易被淹没，也难以第一时间判断。
9、综上，现有方法使得对sbs监测结果的可靠性和准确性降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种受激布里渊散射在线监测方法、系统、设备及介质，可提高对sbs监测结果的可靠性和准确性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种受激布里渊散射在线监测方法，包括：
4、获取设定时间段内不同时刻的功率数据、设定时间段内不同时刻高功率窄线宽结构光纤激光器的反向光功率强度以及当前时刻高功率窄线宽结构光纤激光器的反向光光谱上的光强度；所述功率数据包括泵浦功率以及所述泵浦功率下高功率窄线宽结构光纤激光器的反向光功率，各时刻的功率数据之间的泵浦功率不同；所述设定时间段的最后一个时刻为当前时刻；
5、将设定时间段内不同时刻的功率数据输入功率监测模型得到当前时刻出现受激布里渊散射的第一概率；所述功率监测模型为对机器学习模型进行训练得到的；
6、将设定时间段内不同时刻高功率窄线宽结构光纤激光器的反向光功率强度输入pd监测模型得到当前时刻出现受激布里渊散射的第二概率；所述pd监测模型为对机器学习模型进行训练得到的；
7、将当前时刻高功率窄线宽结构光纤激光器的反向光光谱上的光强度输入光谱监测模型得到当前时刻出现受激布里渊散射的第三概率；所述光谱监测模型为对机器学习模型进行训练得到的；
8、将所述第一概率、所述第二概率和所述第三概率输入综合判断模型得到当前时刻出现受激布里渊散射的最终概率，实现受激布里渊散射的在线监测。
9、可选的，所述受激布里渊散射在线监测方法，还包括：
10、当所述最终概率小于或等于预设阈值时，关闭高功率窄线宽结构光纤激光器的电源。
11、可选的，所述功率监测模型的确定过程包括：
12、获取第一训练集；所述第一训练集包括多张样本泵浦功率-反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，所述功率监测模型的确定过程包括：
4.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，所述PD监测模型的确定过程包括：
5.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，所述光谱监测模型的确定过程包括：
6.一种受激布里渊散射在线监测系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的受激布里渊散射在线监测系统，其特征在于，还包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的受激布里渊散射在线监测方法。
【技术特征摘要】
1.一种受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，所述功率监测模型的确定过程包括：
4.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测方法，其特征在于，所述pd监测模型的确定过程包括：
5.根据权利要求1所述的受激布里渊散射在线监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：李峰云，楚秋慧，史仪，廖若宇，舒强，张昊宇，闫玥芳，董克攻，冯玉祥，黄伶俐，陶汝茂，王信宇，周宏冰，温雨，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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