一种多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高功率激光参数测量技术领域，具体涉及一种多光束宽带调频脉冲激 光波形集中测量装置，适用于甚多束大型高功率激光装置宽带调频脉冲激光波形的远程集 中测量装置。
【背景技术】
[0002] 在大型甚多束高功率激光驱动器中，脉冲激光常采用宽带调频脉冲，其光谱结构 为离散分布的梳状光谱，且具有很强的时谱关联性，光谱成分的微弱失衡将导致脉冲波形 出现调制。与宽带调频脉冲不同，窄带脉冲由于光谱结构单一，不存在幅频效应，其光束截 面上空间各点的时间特性一致，且与全口径光束的时间特性一致。大型高功率激光装置包 含几十至上百路激光束，一方面要实现各路全口径光束的调频脉冲波形测量；另一方面，要 实现各路光束的远程集中测量，减少测量设备，降低装置运行成本。
[0003] 目前，大型高功率激光装置输出纳秒脉冲波形测量方法有三种，一种方法是采用 光电管和高带宽数字示波器，这种方法在面对宽带调频脉冲时，可以接收全口径光束并获 得波形，但是受限于示波器一个通道只能测量单路光束以及高速电缆的带宽和色散，在同 时面对多束数、多诊断点的大型激光装置时，采用电缆传输不利于信息的长距离保真传输 和集中测量，并且由于需要使用大量示波器导致装置运行成本高昂；第二种方法是通过光 纤取样及时分复用的光传输技术并结合超快光电探测器和高带宽示波器实现多束激光脉 冲波形在示波器单个通道中的集中测量，这种方法利于实现信息的长距离无畸变传输和系 统集成，并可大幅降低激光装置的运行成本，但是这种方法在面对宽带调频脉冲时，由于光 纤取样方式为光束截面局部或点取样，在光束与光纤耦合的过程中容易导致频谱成分失 衡，引起附加波形调制，所获得的波形信息不能准确反映全口径光束的时间特性，因此上述 两种纳秒脉冲波形测量方法的应用范围受到限制；第三种方法是前两种方法的结合，通过 光电管接收全口径光束实现光电转换，利用直调光调制器将电脉冲信号转换为具有相同波 形的窄带光脉冲并通过光纤长距离传输，由超快光电探测器和高带宽示波器实现脉冲激光 波形的测量。这种方法可以实现全口径光束调频脉冲波形测量以及信号长距离远程保真传 输，便于利用光纤时分复用技术实现多光束集中测量，但是直调光调制器在输出窄带光脉 冲的同时，也输出一定功率的连续光，在面对多光束脉冲波形时分复用的集中测量时，受限 于光电探测器的连续饱和功率，连续光本底将极大压缩窄带光脉冲的幅度，降低信号的动 态范围，因此第三种方法在面对多光束光路的集中测量时也受到限制。而关于高功率激光 装置多光束宽带调频脉冲波形集中测量相关的报道仅有光纤与激光耦合取样方面及宽带 调频脉冲波形测量的报道。名称为《一种用于高功率激光测试系统的光纤耦合方法》的中 国发明专利（专利号：ZL200910215304. 9)，描述了近场成像平行光下耦合装置；名称为《一 种宽带调频脉冲激光波形测试装置》的中国实用新型专利(专利号：ZL201420652805. X)，描 述了实现单光束宽带调频脉冲激光波形的测量装置；以上装置不能同时实现全口径光束波 形测量和多光束远程集中测量。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中在面对大型激光装置输出的多光束宽带调频脉冲激光波形 的集中测量时，不能同时实现全口径光束波形测量和多光束远程集中测量的不足，本发明 提供一种多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置。
[0005] 本发明的技术方案如下 本发明的多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置，其特点是，所述的激光波形集 中测量装置包括光路中依次排布的光-电-光转换模块、光纤波分复用-开关模块、光纤时 分复用模块、光纤放大器、光电探测器、示波器、计算机。其中，光-电-光转换模块含有光 衰减器、透镜、光电管、直调光调制器。光纤波分复用-开关模块含有密集波分复用器、光纤 声光开关、密集波分解复用器。光纤时分复用模块含有光纤延时器件、密集波分复用器。
[0006] 所述的激光波形集中测量装置的光路中，被测的多光束宽带调频脉冲平行光各路 光束依次穿过光衰减器、透镜，然后垂直入射到光电管的光感应面转换成电脉冲信号。电脉 冲信号通过电缆输出到直调光调制器的射频输入端。每束光路中直调光调制器将电脉冲信 号分别调制在不同波长的窄带连续光信号之上并通过单模光纤输出；每束不同波长的窄带 连续光经单模光纤长距离传输至密集波分复用器相对应波段的输入端，经耦合，不同波长 的各路连续光信号进入同一根单模光纤输出。各路不同波长的连续光信号进入光纤声光开 关，被切为统一的具有一定脉宽的长脉冲光，其中调制信号光叠加在长脉冲光之上由单根 单模光纤输出。不同波长的长脉冲光进入密集波分解复用器，经耦合，不同波长的长脉冲光 分别由不同根单模光纤同步输出到光纤延时器件。各路长脉冲光经等间距的延时后通过单 模光纤进入密集波分复用器相对应波段的输入端，经耦合，由单根单模光纤输出具有等时 间延迟的系列长脉冲光信号到光纤放大器，放大后，系列长脉冲光信号通过单模光纤输入 至光电探测器，光电探测器输出的电信号通过电缆进入示波器，示波器输出数据则经网线 送入计算机进行数据处理。 所述多光束光路中的各个直调光调制器输出波长不同，用于满足国际通讯联盟的密集 波分复用波长标准。
[0007] 所述密集波分复用器、密集波分解复用器的各输入/输出端相对应波段与各光路 直调光调制器输出波长相匹配，用于满足国际通讯联盟的密集波分复用标准。
[0008] 所述光纤声光开关输出波形〇. 5dB宽度大于调制信号波形底部宽度；光纤声光开 关3dB频率响应宽度大于密集波分复用标准ITU Grid中心波长间隔与多光束束数的乘积。
[0009] 所述光纤放大器3dB频率响应宽度大于密集波分复用标准ITU Grid中心波长间 隔与多光束束数的乘积。
[0010] 所述光纤延时器件的脉冲延时大于光纤声光开关输出波形底部宽度。
[0011] 本发明的多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置中的光电管输出电脉冲 信号功率小于直调光调制器输入I dB压缩点；直调光调制器调制带宽大于光电管响应 带宽；光电管输出阻抗与直调光调制器输入阻抗满足阻抗相匹配原则；各光路中的直调 光调制器输出波长不同，满足国际通讯联盟（ITU)的密集波分复用波长标准（ITU Grid: 200GHZ/100GHz Spacing);密集波分复用器/解复用器各通道波段与各光路直调光调制 器输出波长相匹配，满足国际通讯联盟（ITU)的密集波分复用标准（ITU Grid: 200GHz /IOOGHz Spacing)。
[0012] 本发明的多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置具有高可靠性，信息可长距 离光纤传输，通过光纤波分-时分复用传输技术实现多光束宽带调频脉冲激光波形的集中 测量，能够有效降低系统的运行成本，特别适用于甚多束大型高功率激光装置宽带调频脉 冲时间波形的集中测量。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的多光束宽带调频脉冲激光波形集中测量装置的原理示意图； 图2为本发明中的光-电-光转换模块的原理示意图； 图3为本发明中的光纤波分复用-开关模块的原理示意图； 图4为本发明中的光纤时分复用模块的原理示意图。
[0014] 图中，1.光-电-光转换模块2.光纤波分复用-开关模块3.光纤时分复用模块 4.光纤放大器5.光电探测6.不波器7.计算机8.光衰减器9.透镜10.光电管11.直 调光调制器12.密集波分复用器13.光纤声光开关14.密集波分解复用器15.光纤延 时器件16.密集波分复用器。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述，但不应以此限制本发明的 保护范围。