專(zhuān)利名稱(chēng)：窄脈沖偏振控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光偏振控制技術(shù)，尤其涉及一種窄脈沖偏振控制器。
技術(shù)背景
新一代高功率固體激光聚變驅(qū)動(dòng)器光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)大都采用了先進(jìn)的全光纖固 化技術(shù)方案，為了實(shí)現(xiàn)多路光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定輸出，系統(tǒng)偏振控制至關(guān)重要，美國(guó) NIF裝置光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)大量采用了單偏振光纖、保偏器件及偏振控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的偏 振穩(wěn)定，需要對(duì)系統(tǒng)中的偏振態(tài)有針對(duì)性的進(jìn)行控制。由于國(guó)內(nèi)針對(duì)Ium波導(dǎo)的偏振元器 件體系還不健全，神光III激光裝置光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)采用全單模光纖進(jìn)行脈沖信號(hào)傳輸， 因此系統(tǒng)輸出偏振穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵?，F(xiàn)有的偏振控制器只是基于直流光設(shè)計(jì)的，對(duì)于脈沖 光偏振控制器需要開(kāi)發(fā)。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種窄脈沖偏振控制器，包括順序連接的 光源、電動(dòng)可調(diào)偏振控制器、起偏器、輸出端，其改進(jìn)在于在光源與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器之 間插入?yún)⒖夹盘?hào)檢測(cè)電路，在起偏器與輸出端之間插入反饋信號(hào)檢測(cè)電路；參考信號(hào)檢測(cè) 電路和反饋信號(hào)檢測(cè)電路都連接到中央處理單元；中央處理單元的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后連 接到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
所述參考信號(hào)檢測(cè)電路，包括耦合器、光電轉(zhuǎn)換器一、信號(hào)調(diào)理電路一、比較器和 峰值保持電路一；其中，耦合器的輸入與光源連接，耦合器的其中一路輸出與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器連接， 耦合器的另一路輸出與光電轉(zhuǎn)換器一連接；光電轉(zhuǎn)換器一的輸出連接到信號(hào)調(diào)理電路一，信號(hào)調(diào)理電路一的一路輸出連接到比較 器，信號(hào)調(diào)理電路一的另一路輸出連接到峰值保持電路一； 比較器的輸出作為中斷控制信號(hào)連接到中央處理單元； 峰值保持電路一的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到中央處理單元。
所述耦合器為普通單模耦合器，其分光比為99:1，1%的光輸入到光電轉(zhuǎn)換器一， 99%的光輸入到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
所述反饋信號(hào)檢測(cè)電路，包括保偏耦合器、光電轉(zhuǎn)換器二、信號(hào)調(diào)理電路二和峰 值保持電路二；其中，保偏耦合器的輸入與起偏器連接，保偏耦合器的一路輸出連接到輸出端，保偏耦 合器的另一路輸出連接到光電轉(zhuǎn)換器二；光電轉(zhuǎn)換器二的輸出連接到信號(hào)調(diào)理電路二，信號(hào)調(diào)理電路二的輸出連接到峰值保持 電路二 ；峰值保持電路二的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到中央處理單元。
所述保偏耦合器的分光比為95 5,5%的光輸入光電轉(zhuǎn)換器二，95%的光輸入到輸出端。
前述峰值保持電路一和峰值保持電路二均采用跨導(dǎo)型峰值保持電路。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，控制精度高，穩(wěn)偏效 果好，可廣泛應(yīng)用于窄脈沖、低重頻系統(tǒng)中偏振的主動(dòng)控制。


圖1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)為包括順序連接的光源、電動(dòng)可調(diào)偏振控制器、起偏器、輸出端，其 改進(jìn)在于在光源與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器之間插入?yún)⒖夹盘?hào)檢測(cè)電路，在起偏器與輸出端 之間插入反饋信號(hào)檢測(cè)電路；參考信號(hào)檢測(cè)電路和反饋信號(hào)檢測(cè)電路都連接到中央處理單 元；中央處理單元的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后連接到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
所述參考信號(hào)檢測(cè)電路，包括耦合器、光電轉(zhuǎn)換器一、信號(hào)調(diào)理電路一、比較器和 峰值保持電路一；其中，耦合器的輸入與光源連接，耦合器的其中一路輸出與電動(dòng)可調(diào)偏振 控制器連接，耦合器的另一路輸出與光電轉(zhuǎn)換器一連接；光電轉(zhuǎn)換器一的輸出連接到信號(hào) 調(diào)理電路一，信號(hào)調(diào)理電路一的一路輸出連接到比較器，信號(hào)調(diào)理電路一的另一路輸出連 接到峰值保持電路一；比較器的輸出作為中斷控制信號(hào)連接到中央處理單元；峰值保持電 路一的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到中央處理單元。
所述反饋信號(hào)檢測(cè)電路，包括保偏耦合器、光電轉(zhuǎn)換器二、信號(hào)調(diào)理電路二和峰 值保持電路二；其中，保偏耦合器的輸入與起偏器連接，保偏耦合器的一路輸出連接到輸出 端，保偏耦合器的另一路輸出連接到光電轉(zhuǎn)換器二；光電轉(zhuǎn)換器二的輸出連接到信號(hào)調(diào)理 電路二，信號(hào)調(diào)理電路二的輸出連接到峰值保持電路二 ；峰值保持電路二的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換器后連接到中央處理單元。
其基本原理為參考信號(hào)檢測(cè)電路提取參考信號(hào)并輸入中央處理單元，反饋信號(hào) 檢測(cè)電路提取反饋信號(hào)并輸入中央處理單元，中央處理單元通過(guò)對(duì)參考信號(hào)與反饋信號(hào) (電壓)的幅度比較，從而動(dòng)態(tài)的調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器輸出控制電壓，控制電動(dòng)可調(diào)偏振控制器的 電極，從而實(shí)現(xiàn)低重頻窄脈沖光偏振態(tài)穩(wěn)定。反饋信號(hào)可反映輸出偏振態(tài)與預(yù)設(shè)置偏振態(tài) 之間的相互吻合度，根據(jù)反饋信號(hào)的變化大小判斷，通過(guò)調(diào)整電動(dòng)可調(diào)偏振控制器各通道 的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出偏振態(tài)，當(dāng)反饋信號(hào)的電壓值最大時(shí)，其輸出窄脈沖光的偏振態(tài)與 設(shè)定的偏振態(tài)保持一致。通過(guò)中央處理單元中的控制算法，可以保證其控制速度與控制精 度。
前述耦合器為普通單模耦合器，其分光比為99:1，1%的光輸入到光電轉(zhuǎn)換器一， 99%的光輸入到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
前述保偏耦合器的分光比為95 5,5%的光輸入光電轉(zhuǎn)換器二，95%的光輸入到輸出端。
峰值保持電路一和峰值保持電路二均采用跨導(dǎo)型峰值保持電路，這就避免了傳統(tǒng) 的電壓型峰值保持電路積分非線形大、動(dòng)態(tài)范圍小、通頻帶小等缺點(diǎn)，同時(shí)跨導(dǎo)型峰值保持 電路還具有過(guò)沖電流小的優(yōu)點(diǎn)，且穩(wěn)定性好，適于處理快信號(hào)。
針對(duì)本發(fā)明的方案，在不同脈沖寬度條件下，采用共計(jì)2000發(fā)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析，當(dāng)脈沖寬度大于Ins的情況下穩(wěn)偏效果非常明顯，脈沖寬度越寬穩(wěn)偏效果越好，如表1 所示。這是由于在相同的峰值光功率注入情況下，脈沖寬度越窄峰值保持輸出的幅度就越 低，這樣信噪比就增大，導(dǎo)致控制精度下降；脈沖寬度越寬峰值保持輸出的幅度就越高，信 噪比得到減小，從而提高了控制精度。因此系統(tǒng)采用窄脈沖光偏振控制系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性與 信號(hào)的脈沖寬度有關(guān)。對(duì)于Ins及更短脈沖寬度信號(hào)需要根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)跨導(dǎo)型峰值采 樣保持電路的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化同樣也能夠達(dá)到滿意的穩(wěn)偏效果。
表1低重復(fù)頻率窄脈沖穩(wěn)偏器驗(yàn)證結(jié)果Pulse WidthOutput power stability (P-V)Output power stability (RMS)3ns4. 55%0. 85%2ns5. 76%1. 06%Ins6. 80%1. 24%Pulse Width 脈沖寬度；Output power stability 輸出功率穩(wěn)定性；P-V :peak value,峰值；RMS 均方根。
權(quán)利要求
1.一種窄脈沖偏振控制器，包括順序連接的光源、電動(dòng)可調(diào)偏振控制器、起偏器、輸出 端，其特征在于在光源與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器之間插入?yún)⒖夹盘?hào)檢測(cè)電路，在起偏器與輸 出端之間插入反饋信號(hào)檢測(cè)電路；參考信號(hào)檢測(cè)電路和反饋信號(hào)檢測(cè)電路都連接到中央處 理單元；中央處理單元的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后連接到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖偏振控制器，其特征在于所述參考信號(hào)檢測(cè)電路，包 括耦合器、光電轉(zhuǎn)換器一、信號(hào)調(diào)理電路一、比較器和峰值保持電路一；其中，耦合器的輸入與光源連接，耦合器的其中一路輸出與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器連接， 耦合器的另一路輸出與光電轉(zhuǎn)換器一連接；光電轉(zhuǎn)換器一的輸出連接到信號(hào)調(diào)理電路一，信號(hào)調(diào)理電路一的一路輸出連接到比較 器，信號(hào)調(diào)理電路一的另一路輸出連接到峰值保持電路一；比較器的輸出作為中斷控制信號(hào)連接到中央處理單元；峰值保持電路一的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到中央處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖偏振控制器，其特征在于所述耦合器為普通單模耦 合器，其分光比為99 :1，1%的光輸入到光電轉(zhuǎn)換器一，99%的光輸入到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖偏振控制器，其特征在于所述反饋信號(hào)檢測(cè)電路，包 括保偏耦合器、光電轉(zhuǎn)換器二、信號(hào)調(diào)理電路二和峰值保持電路二 ；其中，保偏耦合器的輸入與起偏器連接，保偏耦合器的一路輸出連接到輸出端，保偏耦 合器的另一路輸出連接到光電轉(zhuǎn)換器二；光電轉(zhuǎn)換器二的輸出連接到信號(hào)調(diào)理電路二，信號(hào)調(diào)理電路二的輸出連接到峰值保持 電路二 ；峰值保持電路二的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到中央處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的窄脈沖偏振控制器，其特征在于所述保偏耦合器的分光比 為95 5,5%的光輸入光電轉(zhuǎn)換器二，95%的光輸入到輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的窄脈沖偏振控制器，其特征在于峰值保持電路一和峰 值保持電路二均采用跨導(dǎo)型峰值保持電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種窄脈沖偏振控制器，包括順序連接的光源、電動(dòng)可調(diào)偏振控制器、起偏器、輸出端，其改進(jìn)在于在光源與電動(dòng)可調(diào)偏振控制器之間插入?yún)⒖夹盘?hào)檢測(cè)電路，在起偏器與輸出端之間插入反饋信號(hào)檢測(cè)電路；參考信號(hào)檢測(cè)電路和反饋信號(hào)檢測(cè)電路都連接到中央處理單元；中央處理單元的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后連接到電動(dòng)可調(diào)偏振控制器。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，控制精度高，穩(wěn)偏效果好，可廣泛應(yīng)用于窄脈沖、低重頻系統(tǒng)中偏振的主動(dòng)控制。
文檔編號(hào)H01S3/102GK102044835SQ20101057981
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者何灼容, 孫力軍, 季萬(wàn)濤, 張宇科, 徐嘯, 曾依滿, 王彥入, 譚敬 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所