本實用新型屬于激光技術領域，具體涉及一種超連續譜的耦合控制裝置，能夠根據光束近場、遠場和超連續譜控制注入光束的指向，實現超連續譜穩定輸出。

背景技術：

光參量啁啾脈沖放大（OPCPA）技術利用非線性晶體取代傳統激光放大器中的常規增益介質，能顯著提高輸出脈沖的信噪比，具有高增益和寬增益帶寬等優點，有望進一步提高輸出激光的峰值功率。然而，在OPCPA過程中，只有當泵浦光和信號光同步入射到非線性晶體中，滿足相位匹配的情況下信號光才能被有效放大。因此，OPCPA系統中泵浦光和信號光的精密同步是個關鍵問題。

泵浦光和信號光的同步方法主要有：（1）泵浦光和信號光來自不同的振蕩器，泵浦光脈寬較寬，信號光脈寬較窄，利用同步機等實現二者的同步，這種方式同步精度較低，一般為幾十ps；（2）泵浦光和信號光由同一個振蕩器分束產生，泵浦光首先與非線性介質作用產生超連續譜，將該超連續譜作為注入信號。由于泵浦光和信號光來源于同一個振蕩器，這種方式容易實現兩光束間的精確同步，同步精度可達fs，而且在實現兩束光精確同步的同時還可得到較寬的調諧范圍，因此超連續譜注入是一種較好的同步方式。

利用普通的非線性介質產生超連續譜時，其光譜特性不易控制，且所需的脈沖激光功率很高，目前常用的是光子晶體光纖。光子晶體光纖具有高非線性和靈活的色散特性等特點，這些都有利于超連續譜的產生。OPCPA系統中產生超連續譜時，需要將飛秒超短脈沖激光聚焦到光子晶體光纖上，通過控制聚焦在光子晶體光纖上的功率，產生不同光譜成分的超連續譜。OPCPA系統對超連續譜的光譜成分有嚴格要求，而光子晶體光纖纖芯直徑很小（如NKT公司生產的NL-PM-750，纖芯直徑為1.6±0.3 μm，約為頭發絲的1/50），這導致在產生超連續譜的過程中，聚焦到光子晶體光纖上的功率極易受風機氣流、振動環境、機械應力等因素的影響，從而引起輸出的超連續譜發生動態漂移。

技術實現要素：

為了解決已有技術中超連續譜的動態漂移問題，本實用新型提供一種超連續譜的耦合控制裝置，能夠實現超連續譜穩定輸出。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型的超連續譜的耦合控制裝置，其特點是，所述的耦合控制裝置包括激光器、調節單元、反射鏡、探測模塊I、耦合模塊、探測模塊II、成像模塊、探測模塊III和處理模塊，從激光器輸出的激光束經過調節單元后入射到反射鏡，通過反射鏡分別產生透射光T1、反射光R1、反射光R2，透射光T1入射到探測模塊I，通過探測模塊I進行近場采集，反射光R1進入耦合模塊產生超連續譜，超連續譜的信息通過探測模塊II進行采集，反射光R2進入成像模塊后通過探測模塊III進行遠場采集，處理模塊根據采集得到的透射光T1的近場和反射光R2的遠場對調節單元進行一級控制，一級控制完成后處理模塊再根據超連續譜的信息對調節單元進行二級控制，通過控制調節單元改變反射光R1注入到耦合模塊的指向，實現超連續譜穩定輸出。

所述的反射光R1為激光束經過反射鏡的前表面產生的反射光。

所述的反射光R2為激光束經過反射鏡的后表面產生的反射光。

所述的耦合模塊中含有顯微物鏡、非線性介質，非線性介質采用光子晶體光纖。

用于超連續譜的耦合控制裝置的控制方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步驟：

1）. 預先調試光路，產生滿足要求的超連續譜，此時由探測模塊I采集的近場、由探測模塊III采集的遠場和由探測模塊II采集的超連續譜分別為基準近場、基準遠場和基準超連續譜；

2）. 采集當前透射光T1的近場、反射光R2的遠場以及反射光R1進入耦合模塊產生的超連續譜；

3）. 根據當前透射光T1的近場相對于基準近場的偏移以及當前反射光R2的遠場相對于基準遠場的偏移對調節單元進行一級控制，使透射光T1的近場相對于基準近場的偏移以及反射光R2的遠場相對于基準遠場的偏移滿足設定的條件；

4）. 采用最優化算法，以當前超連續譜與基準超連續譜的相似度作為優化指標，對調節單元進行二級控制，使當前超連續譜與基準超連續譜的相似度滿足設定的條件；

5）. 重復1）~ 4），進入下一次循環或者結束。

本實用新型的原理是：超連續譜的光譜與聚焦到光子晶體光纖上的光束功率緊密相關，通過主動方式調節光束注入到耦合模塊的指向可以改變聚焦到光子晶體光纖上的功率，產生設定的超連續譜，解決超連續譜的動態漂移問題。

本實用新型的有益效果是：

（1）本實用新型通過主動控制光束注入到耦合模塊的指向來解決由于風機氣流、振動環境、機械應力等引起的超連續譜的動態漂移問題，為OPCPA系統提供穩定的超連續譜，利用光束近場和遠場進行一級控制，利用超連續譜進行二級控制，兼顧了大范圍和高精度的特點，實用性強。

（2）利用超連續譜信息進行二級控制時，以采集的超連續譜與基準超連續譜的相似度作為優化指標，采用最優化算法通過多次迭代實現，只要基準超連續譜在現有的光路情況下可以產生，理論上就可以實現該超連續譜的穩定輸出，這種方式靈活性強，應用場合廣，可以滿足多樣的應用需求。

附圖說明

圖1為本實用新型超連續譜的耦合控制裝置的結構框圖；

圖2為本實用新型中的調節單元的結構示意圖；

圖3（a）為本實用新型采集的基準超連續譜；

圖3（b）為本實用新型采集的控制過程中的超連續譜；

圖3（c）為本實用新型采集的控制完成后的超連續譜；

圖中，1. 激光器 2. 調節單元 3. 反射鏡 4. 探測模塊I 5. 耦合模塊 6. 探測模塊II 7. 成像模塊 8. 探測模塊III 9. 處理模塊。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

以下實施例僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制。有關技術領域的人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術方案也屬于本實用新型的范疇。

實施例1

圖1為本實用新型超連續譜的耦合控制裝置的結構框圖，圖2為本實用新型中的調節單元的結構示意圖，圖3（a）為本實用新型采集的基準超連續譜，圖3（b）為本實用新型采集的控制過程中的超連續譜，圖3（c）為本實用新型采集的控制完成后的超連續譜。在圖1~圖3中，本實用新型的超連續譜的耦合控制裝置，包括激光器1、調節單元2、反射鏡3、探測模塊I4、耦合模塊5、探測模塊II6、成像模塊7、探測模塊III8和處理模塊9，從激光器1輸出的激光束經過調節單元2后入射到反射鏡3，通過反射鏡3分別產生透射光T1、反射光R1、反射光R2，透射光T1入射到探測模塊I4，通過探測模塊I4進行近場采集，反射光R1進入耦合模塊5產生超連續譜，超連續譜的信息通過探測模塊II6進行采集，反射光R2進入成像模塊7后通過探測模塊III8進行遠場采集，處理模塊9根據采集得到的透射光T1的近場和反射光R2的遠場對調節單元2進行一級控制，一級控制完成后處理模塊9再根據超連續譜的信息對調節單元2進行二級控制，通過控制調節單元2改變反射光R1注入到耦合模塊5的指向，實現超連續譜穩定輸出。

所述的反射光R1為激光束經過反射鏡3的前表面產生的反射光。

所述的反射光R2為激光束經過反射鏡3的后表面產生的反射光。

所述的耦合模塊5中含有顯微物鏡、非線性介質，非線性介質采用光子晶體光纖。

本實用新型中的調節單元采用圖2所示的結構，由反射鏡RM1和反射鏡RM2組成。

本實用新型中最優化算法采用隨機并行梯度下降算法，相似度采用互相關系數法，取相似度條件為0.99，超連續譜的耦合控制方法的具體過程如下：

步驟一、預先調試光路，產生滿足要求的超連續譜，此時由探測模塊I采集的近場、由探測模塊III采集的遠場和由探測模塊II采集的超連續譜分別為基準近場、基準遠場和基準超連續譜，采集的基準超連續譜如圖3（a）所示；

步驟二、采集當前透射光T1的近場、反射光R2的遠場以及反射光R1進入耦合模塊產生的超連續譜；

步驟三、根據當前透射光T1的近場相對于基準近場的偏移以及當前反射光R2的遠場相對于基準遠場的偏移調節反射鏡RM1和反射鏡RM2，使透射光T1的近場移動到基準近場位置，反射光R2的遠場移動到基準遠場位置。若滿足上述條件，則轉到步驟四。

步驟四、采用隨機并行梯度下降算法，以當前超連續譜與基準超連續譜的相似度作為優化指標，對反射鏡RM1進行控制。若相似度≥0.99，則轉到步驟五。圖3（b）為控制過程中采集的超連續譜，其與基準超連續譜的相似度為0.954。

步驟五、重復步驟一~步驟四進入下一次循環或者結束。圖3（c）為控制完成后采集的超連續譜，其與基準超連續譜的相似度為0.999。