一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法技术

本发明专利技术公开了一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法，包括泵浦单元：泵浦源、设置于一可调节镜架上得泵浦反射镜和透镜。谐振腔单元：钛宝石晶体、第一凹面镜、第一色散棱镜、设置于一平移装置上得第二色散棱镜、端镜、第二凹面镜和输出镜。自动锁模自检单元：探测器、功率计、光谱仪和控制电路。控制电路包括功率检测模块、锁模模块和直流光检测模块。功率检测模块用于分别改变泵浦光的左右和上下方向，直到功率计测得的输出功率达到最大功率时停止；锁模模块用于驱动平移装置平移预定距离，改变第二色散棱镜的位置以进行锁模，并判断探测器的探测信号中是否有脉冲信号；直流光检测模块用于读取光谱仪的光谱数据，并判断是否有直流光。否有直流光。否有直流光。

【技术实现步骤摘要】
一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法。

技术介绍

[0002]飞秒激光技术是现代激光科学领域中最重要的研究方向之一，其不断创新与突破，推动了如生命科学、时频计量学、强场科学等前沿研究领域的快速发展。当一束脉冲激光的持续时间仅有飞秒(fs,10
‑
15s)量级时，我们就称之为飞秒脉冲激光，其具有超快、超强、超宽带三大典型特性。
[0003]激光介质Ti：Al2O3(钛宝石)具有能够实现宽调谐和产生窄脉冲的优良特性，所以钛宝石飞秒激光脉冲一直是超短激光脉冲研究的热点，钛宝石飞秒激光器已成为超短脉冲领域中最重要且应用最广泛的超短脉冲光源。
[0004]钛宝石飞秒激光振荡器通过克尔透镜锁模实现飞秒激光脉冲输出。通常钛宝石飞秒激光锁模需要外部一个扰动改变激光光学腔长实现。最常用的方法是通过人手动推动激光腔内的一个光学元件实现。人手动推一方面不方便，另外，人手动推动会因为人的不同带来的随机性对激光设备带来潜在损坏危险。
[0005]图1示出了锁模后激光光谱示意图，钛宝石飞秒激光锁模后的光谱一般为大于几十纳米的带宽。但是，由于泵浦功率过高，或者腔内损耗增加等原因，将导致激光光谱中会有直流光谱引入，如图2所示锁模后含直流光谱激光光谱示意图，直流光谱的出现降低了锁模激光的有效功率，直流光谱将在后续应用中引入噪声，甚至引来致命的危害。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法，提高激光免维护度，避免人操作过程中的失误带来对设备和人的损伤，进一步降低了激光操作损伤风险，提高了激光稳定性，保证后续应用所需激光无直流光谱。
[0007]具体技术方案如下：一种自动锁模自检飞秒激光器，包括泵浦单元、谐振腔单元和自动锁模自检单元，
[0008]所述泵浦单元包括泵浦源、泵浦反射镜和透镜，所述泵浦反射镜设置于一可调节镜架上；
[0009]所述谐振腔单元包括钛宝石晶体、第一凹面镜、第一色散棱镜、第二色散棱镜、端镜、第二凹面镜和输出镜，所述第二色散棱镜设置于一平移装置上；
[0010]所述自动锁模自检单元包括探测器、功率计、光谱仪和控制电路，所述控制电路包括功率检测模块、锁模模块和直流光检测模块；
[0011]其中，所述功率检测模块用于逐级增大所述可调节镜架上的电压，分别改变泵浦光的左右和上下方向，直到所述功率计测得的输出功率达到最大功率时停止，若在输出功率达到最大功率之前所述可调节镜架上的电压已超出最大电压阈值，则报错并提示需进行
维护；
[0012]所述锁模模块用于驱动所述平移装置平移预定距离，改变第二色散棱镜的位置以进行锁模，并判断所述探测器的探测信号中是否有脉冲信号，若无脉冲信号则再次驱动所述平移装置平移预定距离；
[0013]所述直流光检测模块用于读取所述光谱仪的光谱数据，并判断所述激光光谱中是否有直流光，若有直流光则报错并提示需进行维护和清洁。
[0014]优选的，所述锁模模块还用于当平移次数超过预定次数后仍未探测到脉冲信号时，使泵浦源功率增加P0并再次驱动所述平移装置平移，其中，若所述泵浦源功率已超出泵浦源功率预设取值范围，则报错并提示需进行维护。
[0015]优选的，所述直流光检测模块还用于当判断激光光谱中有直流光时，降低泵浦源功率一预定数值，若降低后的泵浦源功率超出泵浦源功率预设取值范围，则报错并提示需进行维护，否则所述锁模模块再次判断探测器的探测信号中是否有脉冲信号并基于判断结果确定是否需再次平移。
[0016]优选的，所述直流光检测模块用于对所述光谱仪的光谱数据做归一化处理以获得归一化的测量光谱强度数据，将所述测量光谱强度数据与正常锁模光谱强度数据进行比较，判断激光光谱中是否含有直流光。
[0017]优选的，所述将所述测量光谱强度数据与正常锁模光谱强度数据进行比较包括：比较二者中超过峰值强度一半的数据个数，若所述正常锁模光谱强度数据中超过峰值强度一半的数据个数大于所述测量光谱强度数据中超过峰值强度一半的数据个数的D倍，则判断激光光谱中有直流光，其中D为误差系数。
[0018]优选的，所述将所述测量光谱强度数据与正常锁模光谱强度数据进行比较包括：获取所述测量光谱强度数据中的第n个数据Pn与所述正常锁模光谱强度数据中的第n个数据P1n，计算ΔPn＝P1n
‑
Pn，若ΔPn/P1n>D1，则判断激光光谱中有直流光，其中D1为误差系数。
[0019]优选的，所述光谱仪为光纤光谱仪，用于通过所述功率计表面的漫反射光测量光谱。
[0020]优选的，所述平移装置上设置有电磁铁，所述锁模模块通过对电磁铁通电以驱动所述平移装置平移。
[0021]优选的，所述可调节镜架为压电陶瓷镜架，镜架上设置有左右压电陶瓷和上下压电陶瓷，分别用于改变泵浦光的左右和上下方向。
[0022]优选的，自动锁模自检飞秒激光器进行自动锁模自检的方法，包括以下步骤：
[0023]S1：初始化调试步骤，使所述自动锁模自检飞秒激光器实现锁模并且输出无直流光的激光光谱，记录泵浦源功率A1、功率计测量的输出功率A2、可调节镜架电压值V1以及正常锁模光谱强度数据P1；
[0024]S2：从0开始逐级增大所述可调节镜架上的电压，分别改变泵浦光的左右和上下方向，直到所述功率计测得的输出功率达到最大功率时停止，若在输出功率达到最大功率之前所述可调节镜架上的电压已超出最大电压阈值，则报错并提示需进行维护；
[0025]S3：驱动所述平移装置平移预定距离，改变第二色散棱镜的位置以进行锁模，并判断所述探测器的探测信号中是否有脉冲信号，若无脉冲信号则再次驱动所述平移装置平移
预定距离；
[0026]S4：读取所述光谱仪的光谱数据，并判断所述激光光谱中是否有直流光，若有直流光则报错并提示需进行维护和清洁。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术提供一种自动锁模自检飞秒激光器及自动锁模自检方法，提高激光免维护度，避免人操作过程中的失误带来对设备和人的损伤，进一步降低了激光操作损伤风险，提高了激光稳定性。自动锁模自检飞秒激光器中如果存在直流光谱，会降低锁模激光的有效功率，降低激光稳定性，直流光谱将在后续应用中将引入背景噪声，甚至引来致命的危害。存在损坏元器件危险，自动锁模自检飞秒激光器具有自动自检功能，降低对人的依赖，减小人为操作的影响，保证后续应用所需激光无直流光谱。飞秒激光器中的光学元件污损会随使用时间逐渐加重，若不及时进行清洁将导致光学元件损坏，频繁清洁会减小元件寿命，若清洁不当可能造成二次污染。本专利技术激光器元件清洁周期合理，即解决了锁模问题，也不会过渡清洁从而降低元件寿命。
附图说明
[0029]图1示出了锁模后激光光谱示意图；
[0030]图2示出了锁模后含直流光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动锁模自检飞秒激光器，其特征在于，包括泵浦单元、谐振腔单元和自动锁模自检单元，所述泵浦单元包括泵浦源、泵浦反射镜和透镜，所述泵浦反射镜设置于一可调节镜架上；所述谐振腔单元包括钛宝石晶体、第一凹面镜、第一色散棱镜、第二色散棱镜、端镜、第二凹面镜和输出镜，所述第二色散棱镜设置于一平移装置上；所述自动锁模自检单元包括探测器、功率计、光谱仪和控制电路，所述控制电路包括功率检测模块、锁模模块和直流光检测模块；其中，所述功率检测模块用于逐级增大所述可调节镜架上的电压，分别改变泵浦光的左右和上下方向，直到所述功率计测得的输出功率达到最大功率时停止，若在输出功率达到最大功率之前所述可调节镜架上的电压已超出最大电压阈值，则报错并提示需进行维护；所述锁模模块用于驱动所述平移装置平移预定距离，改变第二色散棱镜的位置以进行锁模，并判断所述探测器的探测信号中是否有脉冲信号，若无脉冲信号则再次驱动所述平移装置平移预定距离；所述直流光检测模块用于读取所述光谱仪的光谱数据，并判断所述激光光谱中是否有直流光，若有直流光则报错并提示需进行维护和清洁。2.根据权利要求1所述的自动锁模自检飞秒激光器，其特征在于，所述锁模模块还用于当平移次数超过预定次数后仍未探测到脉冲信号时，使泵浦源功率增加P0并再次驱动所述平移装置平移，其中，若所述泵浦源功率已超出泵浦源功率预设取值范围，则报错并提示需进行维护。3.根据权利要求1所述的自动锁模自检飞秒激光器，其特征在于，所述直流光检测模块还用于当判断激光光谱中有直流光时，降低泵浦源功率一预定数值，若降低后的泵浦源功率超出泵浦源功率预设取值范围，则报错并提示需进行维护，否则所述锁模模块再次判断探测器的探测信号中是否有脉冲信号并基于判断结果确定是否需再次平移。4.根据权利要求1所述的自动锁模自检飞秒激光器，其特征在于，所述直流光检测模块还用于对所述光谱仪的光谱数据做归一化处理以获得归一化的测量光谱强度数据，将所述测量光谱强度数据与正常锁模光谱强度数据进行比较，判断激光光谱中是否含有直流光。5.根据权利要求4所述的自动锁模自检飞秒激光器，其特征在于，所述将所述测量光谱强度数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英杰，
申请(专利权)人：北京锐德康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：