一种紫外激光器的脉冲压缩调制方法及系统与流程

本发明涉及激光脉冲调制，尤其涉及一种紫外激光器的脉冲压缩调制方法及系统。

背景技术：

1、紫外激光器作为一种能够产生高能、短脉宽光脉冲的重要光源，在材料加工、生物医疗、激光雷达等领域有着广泛应用。然而，传统的紫外激光脉冲压缩技术往往依赖于线性光学效应，存在脉冲峰值功率低、调制深度有限等缺陷，无法满足当前精密应用场景的高标准要求。随着非线性光学技术的快速发展，利用非线性光学效应对紫外激光脉冲进行高效压缩和精准调制成为可能。通过级联的频率转换、相位调制、色散补偿等非线性过程，可以大幅提升脉冲的时间宽度、峰值功率和光谱特性，这为实现紫外激光器的高频、低宽度脉冲压缩调制提供了全新的技术路径。然而，由于紫外光在传输和操作过程中容易受到色散、非线性失真等因素的影响，因此需要采用智能化的分析与控制手段，以确保脉冲压缩调制的精准性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提出了一种紫外激光器的脉冲压缩调制方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种紫外激光器的脉冲压缩调制方法，其特征在于，紫外激光器内部包括光学晶体阵列、光格栅及色散补偿器件；包括以下步骤：

3、步骤s1：获取紫外激光脉冲信号；基于光学晶体阵列对紫外激光脉冲信号进行脉冲时间宽度压缩，从而得到短宽激光脉冲信号；

4、步骤s2：对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理，并进行光格栅时域投影成像，从而得到脉冲时域光谱成像；基于脉冲时域光谱成像生成不同频率分量的时间方位；

5、步骤s3：基于不同频率分量的时间方位进行微小频移光子识别，并进行原始光子光通量变化分析，以生成偏移光子光通量变化参数；

6、步骤s4：对偏移光子光通量变化参数进行动态校准调谐模拟，从而生成最优调谐压缩脉冲；

7、步骤s5：利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，并进行脉冲展宽迭代优化，从而生成色散补偿优化脉冲；

8、步骤s6：对色散补偿优化脉冲进行脉冲功率振幅变化计算，构建不同偏振态的振幅-时间响应曲线；基于不同偏振态的振幅-时间响应曲线进行脉冲全局动态调制优化，构建脉冲精准调制引擎，以执行脉冲压缩调制作业。

9、本发明通过获取紫外激光脉冲信号，为后续处理提供基础数据，实现对激光信号的进一步调制和优化，确保获得准确的输入信号，为后续步骤的处理提供可靠的基础；基于光学晶体阵列对紫外激光脉冲信号进行时间宽度压缩，得到短宽激光脉冲信号，有助于提高激光信号的时间分辨率和精度，同时得到短宽激光脉冲信号实现更精确的信号处理和分析，为后续步骤提供更准确的数据基础；通过探针脉冲叠加和光格栅时域投影成像，得到脉冲时域光谱成像，实现对激光信号频率分量和时间方位的清晰展示；基于脉冲时域光谱成像生成不同频率分量的时间方位有助于深入分析激光信号的频谱特性，为后续处理提供准确的频率信息；对偏移光子光通量变化参数进行动态校准调谐模拟，生成最优调谐压缩脉冲，实现激光信号的最佳调制效果；通过动态校准调谐模拟优化脉冲信号的压缩效果，提高信号质量和稳定性；利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，生成色散补偿优化脉冲，有助于消除信号色散效应，提高信号的稳定性和清晰度；通过脉冲展宽迭代优化，进一步优化脉冲信号的展宽效果，确保信号质量和清晰度；基于不同偏振态的振幅-时间响应曲线进行脉冲全局动态调制优化，构建脉冲精准调制引擎，实现对脉冲信号的精准调制和优化；通过脉冲全局动态调制优化提高脉冲信号的稳定性和可调性，确保脉冲压缩调制作业的准确性和效率。

10、优选地，步骤s1包括以下步骤：

11、步骤s11：基于紫外激光器向光学晶体阵列发送基频紫外激光脉冲，并识别紫外激光脉冲信号；

12、步骤s12：对光学晶体阵列进行非线性光学效应分析，得到多光子吸收效应数据；

13、步骤s13：根据多光子吸收效应数据对紫外激光脉冲信号进行光波长衰减分析，得到激光脉冲波长衰减参数；

14、步骤s14：基于激光脉冲波长衰减参数对紫外激光脉冲信号进行脉冲时间宽度压缩，从而得到短宽激光脉冲信号。

15、本发明通过向光学晶体阵列发送基频紫外激光脉冲并识别紫外激光脉冲信号，确保获得准确的输入信号，有效的信号识别可确保后续分析和处理步骤的准确性和稳定性；对光学晶体阵列进行非线性光学效应分析，得到多光子吸收效应数据，有助于理解和优化光学元件的工作机制。多光子吸收效应数据提供了基于非线性光学效应的重要信息，可用于优化后续处理步骤的参数选择和调整。本发明根据多光子吸收效应数据对紫外激光脉冲信号进行光波长衰减分析，获得激光脉冲波长衰减参数；通过光波长衰减分析，了解光信号在传输过程中的衰减状况，有助于调整信号参数以最大限度地保持信号质量和稳定性；基于激光脉冲波长衰减参数对紫外激光脉冲信号进行脉冲时间宽度压缩，获得短宽激光脉冲信号；通过脉冲时间宽度压缩，优化信号的时间特性，提高信号的时间分辨率和精度，为后续步骤的处理提供更准确的数据基础。

16、优选地，步骤s2包括以下步骤：

17、步骤s21：对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理，得到相干叠加脉冲信号；

18、步骤s22：利用光格栅对相干叠加脉冲信号进行光格栅时域投影成像，从而得到脉冲时域光谱成像；

19、步骤s23：对脉冲时域光谱成像进行快速傅里叶变换，生成脉冲频域数据；

20、步骤s24：对脉冲频域数据进行空间频率计算，从而得到多个空间频率干涉图；

21、步骤s25：对多个空间频率干涉图进行多频率位置识别，以生成不同频率分量的时间方位。

22、本发明通过对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理，得到相干叠加脉冲信号（相干叠加有助于增强信号的强度和稳定性，为后续步骤提供更清晰的信号基础），利用光格栅对相干叠加脉冲信号进行光格栅时域投影成像，获得脉冲时域光谱成像（脉冲时域光谱成像提供了信号在时间域上的频谱信息，为后续频域分析提供基础），对脉冲时域光谱成像进行快速傅里叶变换，生成脉冲频域数据（快速傅里叶变换可将信号从时域转换为频域，帮助分析信号的频率成分和频谱特性），对脉冲频域数据进行空间频率计算，得到多个空间频率干涉图（空间频率计算有助于理解信号在空间中的频率分布和干涉特性），对多个空间频率干涉图进行多频率位置识别，生成不同频率分量的时间方位（多频率位置识别帮助确定不同频率成分的时空位置关系，为深入理解信号的频率特性提供支持）。

23、优选地，步骤s3具体步骤为：

24、步骤s31：对相干叠加脉冲信号进行光子分布识别，生成光子分布图谱；

25、步骤s32：基于不同频率分量的时间方位对光子分布图谱进行微小频移光子识别，从而提取频率偏移光子；

26、步骤s33：基于多个空间频率干涉图对频率偏移光子进行生成时间宽度计算，以得到偏移光子时间宽度；

27、步骤s34：对频率偏移光子进进行频率振幅特征分析，得到偏移光子频率振幅数据；

28、步骤s35：对偏移光子时间宽度及偏移光子频率振幅数据进行原始光子光通量变化分析，以生成偏移光子光通量变化参数。

29、本发明通过对相干叠加脉冲信号进行光子分布识别，生成光子分布图谱（光子分布图谱提供了关于光子在空间中分布情况的重要信息，帮助理解光子的空间特性和分布规律），基于不同频率分量的时间方位对光子分布图谱进行微小频移光子识别，提取频率偏移光子，通过微小频移光子识别，捕获频率偏移光子的特征，这有助于分析信号中的频率变化和偏移情况，基于多个空间频率干涉图对频率偏移光子进行生成时间宽度计算，得到偏移光子的时间宽度，（时间宽度计算提供了偏移光子在时间维度上的特征参数，帮助理解信号的时间特性和时域波形），对频率偏移光子进行频率振幅特征分析，得到偏移光子的频率振幅数据（频率振幅特征分析有助于了解偏移光子的频率变化和振幅特性，为信号频率调制特性提供重要参考），对偏移光子时间宽度及频率振幅数据进行原始光子光通量变化分析，生成偏移光子光通量变化参数（光通量变化分析帮助理解偏移光子的光强变化情况，为光信号强度调制的分析提供支持）。

30、优选地，步骤s4的具体步骤为：

31、步骤s41：对偏移光子光通量变化参数进行频率分量相移补偿时间，以生成偏移光子频率相移补偿参数；

32、步骤s42：对短宽激光脉冲信号进行光栅间距计算，以得到激光光栅间距；

33、步骤s43：根据偏移光子频率相移补偿参数对激光光栅间距进行间距精细微调，从而得到高频压缩脉冲数据；

34、步骤s44：对高频压缩脉冲数据进行动态校准调谐模拟，从而生成最优调谐压缩脉冲。

35、本发明通过对偏移光子光通量变化参数进行频率分量相移补偿时间，生成偏移光子频率相移补偿参数（频率相移补偿参数有助于调整信号的频率特性，使得信号频率与所需频率相匹配，为后续步骤提供基础），对短宽激光脉冲信号进行光栅间距计算，得到激光光栅间距，（光栅间距计算帮助确定光栅的空间分布情况，为后续步骤提供调制参数的基础参考），根据偏移光子频率相移补偿参数对激光光栅间距进行精细微调，得到高频压缩脉冲数据，通过间距精细微调，优化激光光栅的间距，使其与频率相移补偿参数相匹配，实现高频压缩脉冲的生成，对高频压缩脉冲数据进行动态校准调谐模拟，生成最优调谐压缩脉冲，动态校准调谐模拟根据实时数据对脉冲信号进行调整和优化，生成具有最佳压缩效果的脉冲信号输出。

36、优选地，步骤s44的具体步骤为：

37、对高频压缩脉冲数据进行频率分布计算，以得到压缩脉冲频率分布参数；

38、对高频压缩脉冲数据进行时域采样拟合，生成脉冲时间轴；

39、根据短宽激光脉冲信号对脉冲时间轴进行时延量计算，生成压缩脉冲时延量；

40、根据短宽激光脉冲信号对压缩脉冲频率分布参数进行频移量计算，从而生成压缩脉冲频移量；

41、基于压缩脉冲时延量及压缩脉冲频移量进行动态校准调谐模拟，从而生成最优调谐压缩脉冲。

42、本发明通过对高频压缩脉冲数据进行频率分布计算，准确了解脉冲信号在频域上的特性，得到压缩脉冲的频率分布参数有助于优化激光信号的频谱特性，为后续处理提供重要参考；通过对高频压缩脉冲数据进行时域采样拟合，能够生成脉冲信号的时间轴，提供对脉冲信号时间特性的详细描述，生成脉冲时间轴有助于精确了解脉冲信号的时域特性，为后续步骤的处理和优化提供基础；根据短宽激光脉冲信号对脉冲时间轴进行时延量计算，生成压缩脉冲的时延量，有助于调节和优化脉冲信号的时间延迟，生成压缩脉冲时延量确保脉冲信号的时序精确性，提高信号的稳定性和可控性；根据短宽激光脉冲信号对压缩脉冲频率分布参数进行频移量计算，能够生成压缩脉冲的频移量，实现对频谱特性的调节和优化，生成压缩脉冲频移量有助于调整脉冲信号的频率分布，提高信号的频率稳定性和精确度；基于压缩脉冲时延量及压缩脉冲频移量进行动态校准调谐模拟，生成最优调谐压缩脉冲，实现对脉冲信号的全面优化；通过动态校准调谐模拟确保脉冲信号的时域和频域特性达到最佳状态，提高信号质量和调制效果。

43、优选地，骤s5的具体步骤为：

44、步骤s51：对最优调谐压缩脉冲进行非线性光学色散分析，以得到脉冲正向色散数据；

45、步骤s52：对脉冲正向色散数据进行反向色散补偿计算，生成反向色散补偿参数；

46、步骤s53：基于反向色散补偿参数利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，以得到色散补偿压缩脉冲；

47、步骤s54：对色散补偿压缩脉冲进行色散补偿效果评估，生成色散补偿评估值；

48、步骤s55：基于色散补偿评估值进行脉冲展宽迭代优化，从而生成色散补偿优化脉冲。

49、本发明通过对最优调谐压缩脉冲进行非线性光学色散分析，获得关于脉冲在介质中传播过程中的色散特性的数据，得到脉冲正向色散数据有助于了解脉冲在介质中传播时的频率依赖性，为后续色散补偿提供重要参考；对脉冲正向色散数据进行反向色散补偿计算，能够生成反向色散补偿参数，用于补偿介质对脉冲的色散效应，生成反向色散补偿参数有助于优化脉冲信号的色散特性，提高信号的稳定性和传输质量；基于反向色散补偿参数，利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，得到色散补偿压缩脉冲，色散补偿处理有效补偿介质对脉冲信号的色散效应，提高脉冲信号的时域特性和传输稳定性；对色散补偿压缩脉冲进行色散补偿效果评估，生成色散补偿评估值，用于评估补偿效果的有效性和可靠性，色散补偿评估值可以辅助验证色散补偿的效果，为后续的优化提供指导和依据；基于色散补偿评估值进行脉冲展宽迭代优化，生成色散补偿优化脉冲，进一步优化脉冲信号的色散补偿效果，脉冲展宽迭代优化确保脉冲信号的色散补偿达到最佳状态，提高脉冲信号的传输质量和调制效果。

50、优选地，步骤s6的具体步骤为：

51、步骤s61：对色散补偿优化脉冲进行多程度偏振旋转模拟，以得到多个偏振态模拟脉冲数据信号；

52、步骤s62：对多个偏振态模拟脉冲数据信号进行脉冲功率振幅变化计算，以得到不同偏振态的功率振幅变化数据；

53、步骤s63：对不同偏振态的功率振幅变化数据进行时域脉冲拟合，构建不同偏振态的振幅-时间响应曲线；

54、步骤s64：对不同偏振态的振幅-时间响应曲线进行最大可控脉冲峰值稳定性计算，提取最大可控脉冲功率峰值；

55、步骤s65：利用最大可控脉冲功率峰值对色散补偿优化脉冲进行脉冲全局动态调制优化，构建脉冲精准调制引擎，以执行脉冲压缩调制作业。

56、本发明通过获取紫外激光脉冲信号并通过光学晶体阵列进行脉冲时间宽度压缩，生成短宽激光脉冲信号，有助于提高脉冲信号的时间分辨率和精度，适用于需要高分辨率的应用场景；对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理，利用光格栅时域投影成像生成脉冲时域光谱成像，提供关于脉冲信号频率和时间域行为的详细信息，为后续分析提供基础；基于不同频率分量的时间方位进行微小频移光子识别，分析原始光子光通量变化，生成偏移光子光通量变化参数，有助于识别和分析光子的频率变化，为后续调谐和优化提供数据支持；动态校准调谐模拟，生成最优调谐压缩脉冲，提高脉冲信号的稳定性和传输质量，确保脉冲信号在调谐过程中保持最佳状态，以满足特定应用的要求，利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，进行脉冲展宽迭代优化，生成色散补偿优化脉冲，提高脉冲信号的时间域特性和传输稳定性，确保脉冲信号的质量和准确性，对色散补偿优化脉冲进行脉冲功率振幅变化计算，构建不同偏振态的振幅-时间响应曲线，进行全局动态调制优化，提高脉冲信号的精准度和稳定性，确保脉冲信号在不同偏振态下的表现符合要求，实现脉冲压缩调制的精准操作。

57、在本说明书中，提供一种紫外激光器的脉冲压缩调制系统，用于执行如上所述的紫外激光器的脉冲压缩调制方法，包括：

58、脉冲宽度压缩模块，用于获取紫外激光脉冲信号；基于光学晶体阵列对紫外激光脉冲信号进行脉冲时间宽度压缩，从而得到短宽激光脉冲信号；

59、探针脉冲叠加模块，用于对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理，并进行光格栅时域投影成像，从而得到脉冲时域光谱成像；基于脉冲时域光谱成像生成不同频率分量的时间方位；

60、光子偏移模块，用于基于不同频率分量的时间方位进行微小频移光子识别，并进行原始光子光通量变化分析，以生成偏移光子光通量变化参数；

61、最优调谐模块，用于对偏移光子光通量变化参数进行动态校准调谐模拟，从而生成最优调谐压缩脉冲；

62、色散补偿模块，用于利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，并进行脉冲展宽迭代优化，从而生成色散补偿优化脉冲；

63、全局动态调制模块，用于对色散补偿优化脉冲进行脉冲功率振幅变化计算，构建不同偏振态的振幅-时间响应曲线；基于不同偏振态的振幅-时间响应曲线进行脉冲全局动态调制优化，构建脉冲精准调制引擎，以执行脉冲压缩调制作业。

64、本发明通过获取紫外激光脉冲信号；通过光学晶体阵列进行脉冲时间宽度压缩，生成短宽激光脉冲信号，提高时间分辨率，使得激光脉冲更为短促和精确，有助于在高频率应用中实现更精确的操作；对短宽激光脉冲信号进行探针脉冲叠加处理；通过光格栅时域投影成像得到脉冲时域光谱成像，提供详细的脉冲信号频率和时间域特性信息，为后续分析和处理提供基础；基于不同频率分量的时间方位进行微小频移光子识别，分析原始光子光通量变化，生成偏移光子光通量变化参数，有助于识别微小频率变化，提供光子行为的详细分析，为后续调谐和优化提供支持；通过动态校准调谐模拟，得到最优调谐压缩脉冲，提高激光信号的稳定性和质量，确保脉冲信号在调谐过程中保持最佳性能，以满足不同应用的需求；利用色散补偿器件对最优调谐压缩脉冲进行反向色散补偿处理，进行脉冲展宽迭代优化，生成色散补偿优化脉冲，提高脉冲信号的时间域特性和传输稳定性，确保脉冲信号的质量和准确性；对色散补偿优化脉冲进行脉冲功率振幅变化计算，构建不同偏振态的振幅-时间响应曲线，进行脉冲全局动态调制优化，提高脉冲信号的精准度和稳定性，确保在不同偏振态下脉冲信号的表现符合要求，实现脉冲压缩调制的精准操作。