CN112070232B - 脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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    • H01S3/1112—Passive mode locking

Abstract

本申请涉及一种脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取预先构建的三维数组中的预设中心点；获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个待扫描点为新的中心点，返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于目标脉冲状态的目标扫描点。采用本方法能够提高对具有团聚性行为的脉冲状态的搜索效率。

Description

脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及锁模光纤激光器的技术领域，特别是涉及一种脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
被动锁模光纤激光器是一种高效的波长转换器，可以将泵浦光波长转换为所掺稀土离子的激射波长。由于被动锁模光纤激光器具有可调谐、重复频率高、峰值功率高和脉冲短等优异特性，在诸多领域都得到了广泛的应用。在被动锁模光纤激光器的应用中，由于研究需求不同，经常需要识别当前脉冲状态，并结合偏振态调节器件(如电控偏振态控制器)对被动锁模光纤激光器的偏振态进行调节，使被动锁模光纤激光器处于所需求的脉冲状态(如基频锁模脉冲状态、单脉冲强度周期性波动状态、双脉冲强度周期性交替波动状态和四脉冲强度周期性交替波动状态)，其中，对脉冲状态的搜索是识别脉冲状态的一个重要环节。
现有的对脉冲状态的搜索方法多为机器学习、进化算法、遗传算法和拟人算法等，试验证明这些算法可以通过快速偏振搜索实现自动锁模，可在整个偏振态空间搜索分散分布的基频锁模脉冲状态。然而，对于在由偏振设置和泵浦功率设置构成的搜索空间中具有团聚性行为的脉冲状态(如单脉冲强度周期性波动状态、双脉冲强度周期性交替波动状态和四脉冲强度周期性交替波动状态等)，这些算法的搜索效率则较低。
因此，目前的脉冲状态搜索方法，存在在搜索具有团聚性行为的脉冲状态时，搜索效率较低的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述脉冲状态搜索方法，存在的在搜索具有团聚性行为的脉冲状态时，搜索效率较低的技术问题，提供一种针对团聚性行为脉冲状态的脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种脉冲状态搜索方法，所述方法包括：
获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
在其中一个实施例中，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，所述方法还包括：
根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点与各个待扫描点的脉冲状态复合适应值对应存放至不同等级的队列中；
按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出，并判断被移出队列的待扫描点是否已扩展完成，若未扩展完成，则以所述被移出队列的待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；
若扩展完成，则判断各个队列是否属于空队列，若存在至少一个非空队列，则返回按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出的步骤。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若各个队列均为空队列，则调节所述被动锁模光纤激光器的泵浦功率，并判断调节后泵浦功率是否位于设定的泵浦功率范围内；
若调节后泵浦功率位于所述泵浦功率范围内，则返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；
若调节后泵浦功率超出所述泵浦功率范围，则结束循环，显示调整所述被动锁模光纤激光器的结构的提示信息。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若存在至少一个待扫描点的脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值，则停止扫描，并进入对所述被动锁模光纤激光器的监控模式；
在进入对锁模光纤激光器的监控模式之后，还包括：
当监测到被动锁模光纤激光器的脉冲状态发生改变时，以脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点，记为监控中心点，获取设定范围内与所述监控中心点相距设定扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，并返回将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比的步骤。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当完成对所述设定范围内的待扫描点的扩展后，仍未搜索到脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点时，则调节所述被动锁模光纤激光器的泵浦功率，判断调节后泵浦功率是否位于设定泵浦功率范围内；
若调节后泵浦功率位于所述泵浦功率范围内，则返回以脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点的步骤；
若调节后泵浦功率超出所述泵浦功率范围，脉冲状态仍未恢复成功，则返回获取预先构建的三维数组中的预设中心点的步骤，从所述预设中心点重新进行搜索。
在其中一个实施例中，所述获取与所述中心点相距扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，包括：
获取各个待扫描点的采样数据；
根据所述采样数据，得到与所述目标脉冲状态相对应的各个判别因子对应的初始值；
根据各个所述判别因子对应的初始值以及各个所述判别因子的适应值关系式，计算各个所述判别因子的适应值；
根据各个所述判别因子的适应值，计算各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值。
在其中一个实施例中，所述判别因子的适应值包括脉冲平均幅值适应值和脉冲计数适应值；
所述根据各个所述判别因子的适应值，计算各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值，包括：
获取与所述目标脉冲状态对应的多个复合适应值关系式；
将所述脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将所述脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据对比结果从各个所述复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式；
采用所述目标复合适应值关系式对各所述判别因子的适应值进行处理，得到各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值。
一种脉冲状态搜索装置，所述装置包括：
中心点获取模块，用于获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
复合适应值获取模块，用于获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
对比模块，用于获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
上述脉冲状态搜索方法、装置、计算机设备和存储介质，通过将偏振态调节时电控偏振态控制器输出的三路驱动电压对应为三维数组中的一个数值点，便于更好地表征各个驱动电压组数值相差较小、分布较密集，即具有团聚性行为的脉冲状态，而基于广度优先搜索算法从所构建的三维数组中的预设中心点开始逐层搜索各个待扫描点，可以提高对分布较密集的各个待扫描点的搜索速率，即可以提高对具有团聚性行为的脉冲状态的搜索效率，并且根据每层搜索中心点的脉冲状态复合适应值确定扩展步长，实现了对扩展步长的动态调整，通过这种监督式的搜索方法动态调整相邻扫描层之间的间距，克服了相邻扫描层之间的间距过大导致搜索结果不准确，或是间距过小导致浪费时间的问题，进一步提高了搜索效率，从而，解决了传统的脉冲状态搜索方法存在的在搜索具有团聚性行为的脉冲状态时，搜索效率较低的技术问题。
附图说明
图1为一个实施例中被动锁模光纤激光器的结构原理图；
图2为一个实施例中脉冲状态搜索方法的流程示意图；
图3为一个实施例中所构造的三维数组的示意图；
图4为一个实施例中对各个待扫描点进行分队列存放步骤的流程示意图；
图5为一个实施例中各个队列均为空队列时的处理步骤的流程示意图；
图6为一个实施例中监控模式下处理步骤的流程示意图；
图7为一个实施例中脉冲状态复合适应值获取步骤的流程示意图；
图8为一个实施例中基频锁模脉冲状态的波形图；
图9为一个实施例中单脉冲强度周期性波动状态的波形图；
图10为一个实施例中双脉冲强度周期性交替波动状态的波形图；
图11为一个实施例中四脉冲强度周期性交替波动状态的波形图；
图12为一个实施例中各个类型的脉冲状态的判别原理图；
图13为另一个实施例中脉冲状态复合适应值获取步骤的流程示意图；
图14为一个实施例中脉冲状态搜索装置的结构框图；
图15为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请所应用的被动锁模光纤激光器为环形腔非线性偏振旋转(Nonlinearpolarization rotation，NPR)锁模光纤激光器，其内腔的结构原理图如图1所示，包括高速ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)采集卡、工控机、高速DAC(Digital-to-Analog Converter，数模转换器)模块、高速光探测器、耦合器、光隔离器、电控偏振态控制器、泵浦源、波分复用器和掺铒光纤。其中，高速光探测器，用于将被动锁模光纤激光器输出的光信号转换为电信号；高速ADC采集卡，用于对高速光探测器转换得到的电信号进行采样后传送至工控机；工控机，用于接收高速ADC采集卡发送的电信号，并对电信号进行处理；其中，高速DAC模块，用于设置电控偏振态控制器的各路驱动电压。其中，被动锁模表示利用非线性元件对光强的依赖性，实现各纵模间的相位锁定，进而产生光脉冲的锁模方式。在被动锁模光纤激光器的应用中，基于非线性偏振旋转机理的锁模光纤激光器加入一种角度可调的偏振态控制器，对腔内光脉冲偏振态进行有效调节，简化了被动锁模光纤激光器的结构，使得此类锁模光纤激光器腔长较短、易于小型化。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种脉冲状态搜索方法，以该方法应用于图1中的工控机为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S202，获取预先构建的三维数组中的预设中心点；三维数组根据锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到。
本步骤中，三维数组可记为U(V1,V2,V3)，其中，V1,V2,V3表示电控偏振态控制器的三路直流驱动电压，电控偏振态控制器的三路直流驱动电压范围均为0-10v，若取最小刻度为10mv，由此可构建得到1000x1000x1000的三维数组，如图3所示，为根据电控偏振态控制器三路直流驱动电压构造的三维数组的示意图，V1、V2和V3可视为三个互相垂直的三个方向上的电压值。在完成三维数组的构建后，工控机从三维数组中任选一组驱动电压组U0(V10,V20,V30)，将该组驱动电压组对应的点设置为中心点，将该中心点的各路驱动电压作为初始驱动电压，驱动高速DAC模块调节电控偏振态控制器的三路驱动电压，从而实现对被动锁模光纤激光器的偏振态调节。
可以理解的是，在每个采样周期内需进行多次驱动电压调节，由此可得到多个驱动电压组，而每组驱动电压组均可对应于三维数组中的一个点，由此，在一个采样周期内将得到多个对应于三维数组的点，作为待扫描点。
步骤S204，获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；第一扩展步长根据中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由电控偏振态控制器的三路驱动电压构成。
需要说明的是，本申请基于广度优先搜索算法进行了改进，使搜索的扩展步长随中心点的改变而动态调整，改进后的三维广度优先搜索算法的扩展步长与当前中心点的脉冲状态复合适应值成反比，结合高速DAC模块的分辨率，得出扩展步长Vstep的关系式可表示为：Vstep＝g(3-Ffitness)，其中，Ffitness表示中心点的脉冲状态适应值，g表示比例系数。
具体实现中，在确定中心点后，便可计算中心点的脉冲状态复合适应值，根据中心点的脉冲状态复合适应值计算从中心点进行扩展的第一扩展步长，在确定第一扩展步长后，计算出与中心点U0(V10,V20,V30)间距为第一扩展步长(记为Vstep)的六个方向上未被访问过的电压点U1(V1+Vstep,V2,V3)、U2(V1-Vstep,V2,V3)、U3(V1,V2+Vstep,V3)、U4(V1,V2-Vstep,V3)、U5(V1,V2,V3+Vstep)和U6(V1,V2,V3-Vstep)，将该六个方向上的电压点作为待扫描点，以所需求的脉冲状态(即目标脉冲状态)的判别因子作为各个待扫描点的判别因子，通过从各个待扫描点的采样数据中得到各个待扫描点的判别因子的初始值，计算各个待扫描点的判别因子的适应值，最后根据各个待扫描点的判别因子的适应值，计算得到各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
步骤S206，获取目标脉状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个待扫描点为新的中心点，返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于目标脉冲状态的目标扫描点，将目标扫描点对应的各路驱动电压作为电控偏振态控制器的各路输出电压。
具体实现中，不同的脉冲状态类型对应有不同的适应值函数，每个适应值函数均由多个判别因子组成，在进行脉冲状态搜索前，需先确定目标脉冲状态，并根据目标脉冲状态的状态类型，确定目标脉冲状态的目标脉冲状态复合适应值。进一步地，将与预设中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点(可记为第一待扫描点)的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态的目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个待扫描点(第一待扫描点)的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，表明各个待扫描点(第一待扫描点)均未达到目标脉冲状态的目标脉冲状态复合适应值条件，即各个待扫描点(第一待扫描点)的脉冲状态均偏离目标脉冲状态较远，则分别以与预设中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点(第一待扫描点)为新的中心点，返回上述步骤S204，即根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值分别计算第二扩展步长，确定与各个待扫描点(第一待扫描点)相距第二扩展步长的第二待扫描点。获取各个第二待扫描点的脉冲状态复合适应值，将各个第二待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比，若对比结果为各个第二待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，则以各个第二待扫描点为中心，返回上述步骤S204，以此类推，直至搜索到属于目标脉冲状态的目标扫描点(即搜索到脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的目标扫描点)，将目标扫描点对应的各路驱动电压作为电控偏振态控制器的各路输出电压。其中，第二扩展步长分别根据各个第一待扫描点的脉冲状态复合适应值计算得到，因此，每个第一待扫描点对应的第二扩展步长可能相同，也可能不同。
反之，若与预设中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点中，至少有一个待扫描点的脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态的目标脉冲状态复合适应值，则停止扫描，并进入对被动锁模光纤激光器的监控模式。
上述脉冲状态搜索方法中，通过将偏振态调节时电控偏振态控制器输出的三路驱动电压对应为三维数组中的一个数值点，便于更好地表征各个驱动电压组数值相差较小、分布较密集，即具有团聚性行为的脉冲状态，而基于广度优先搜索算法从所构建的三维数组中的预设中心点开始逐层搜索各个待扫描点，可以提高对分布较密集的各个待扫描点的搜索速率，即可以提高对具有团聚性行为的脉冲状态的搜索效率，并且根据脉冲状态复合适应值对脉冲状态进行综合评价，评价被动锁模光纤激光器的当前输出状态与目标脉冲状态的偏离程度，并以此作为反馈信号调整三维广度优先搜索算法的搜索策略，根据每个搜索中心点的脉冲状态复合适应值确定扩展步长，实现了对扩展步长的动态调整，通过这种监督式的搜索方法动态调整相邻扫描层之间的间距，克服了相邻扫描层之间的间距过大导致搜索结果不准确，或是间距过小导致浪费时间的问题，进一步提高了搜索效率，该方法可用于对不同类型脉冲状态的搜索，具有较强的通用性和适用性。
在一个实施例中，如图4所示，上述步骤S206中，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，上述方法还包括：
步骤S402，根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点与各个待扫描点的脉冲状态复合适应值对应存放至不同等级的队列中。
本步骤中，若与预设中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值(记为Ccurrent)均小于目标脉冲状态的目标脉冲状态复合适应值(记为Ctarget)，则根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的大小将各个待扫描点及各个待扫描点的脉冲状态复合适应值对应存放至不同等级的队列中。
例如，可根据脉冲状态复合适应值将各个待扫描点对应的输出信号分为3个等级，其中，第一等级为2Ctarget/3<Ccurrent<Ctarget，第二等级为Ctarget/3<Ccurrent<2Ctarget/3，第三等级为0<Ccurrent<Ctarget/3，根据各个等级的取值范围，顺序将各个待扫描点对应的驱动电压组和各个待扫描点的脉冲状态复合适应值作为一个整体存放至对应的队列中，即可将属于第一等级的待扫描点和对应的脉冲状态复合适应值存放至第一队列中，将属于第二等级的待扫描点和对应的脉冲状态复合适应值存放至第二队列中，属于第三等级的待扫描点和对应的脉冲状态复合适应值存放至第三队列中。
步骤S404，按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出，并判断被移出队列的待扫描点是否已扩展完成，若未扩展完成，则以被移出队列的待扫描点为新的中心点，返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤。
本步骤中，按照各个队列的等级由高至低的顺序依次将各个队列中的待扫描点移出其所在的队列，即执行对待扫描点的出队操作，并判断与被移出队列的待扫描点相距第二扩展步长的各个待扫描点是否已全部扫描，即判断被移出队列的待扫描点是否已扩展完成，若未扩展完成，则以被移出队列的待扫描点为新的中心点，返回上述步骤S204。其中，各个待扫描点的出队优先级根据各个待扫描点所在队列的等级确定，出队优先级次序为：第一队列>第二队列>第三队列，只有优先级高的队列为空时，才选择优先级更低的队列进行出队。例如，优先选择第一队列的待扫描点进行出队，只有当第一队列为空时，才选择第二队列的待扫描点进行出队，同样，只有当第二队列为空时，才选择第三队列的待扫描点进行出队。
优选地，在从第三队列中移出待扫描点时，对与所移出的待扫描点相距第二扩展步长的待扫描点(可记为第二待扫描点)的扩展，可只扩展符合设定条件的第二待扫描点，其中，设定条件为第二待扫描点对应的三路驱动电压与预设中心点的三路驱动电压的差值的绝对值大于第二待扫描点对应的三路驱动电压与当前所移出的待扫描点的三路驱动电压的差值的绝对值，以此来提高扩展速率，防止扩展速度过慢。
步骤S406，若扩展完成，则判断各个队列是否属于空队列，若存在至少一个非空队列，则返回按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出的步骤。
本步骤中，在已完成对被移出的待扫描点在空间各个方向的扩展后，判断各个队列是否为空队列，若存在至少一个非空队列，则返回上述步骤S404，按照各个非空队列的等级顺序依次对各个非空队列中的待扫描点执行出队操作。
本实施例中，充分利用被动锁模光纤激光器中多种脉冲状态在由偏振设置和泵浦功率设置构成的搜索空间里分布的渐变性和群聚规律，采用多个队列存放不同待扫描点和对应脉冲状态复合适应值的方法，在搜索过程中对脉冲状态复合适应值较大(即接近目标脉冲状态)的待扫描点附近进行重点扫描，当队列中脉冲状态复合适应值较大的扫描点已全部扫描完成(即脉冲状态复合适应值较大的队列为空)，则继续返回原来的路径开始搜索(即从脉冲状态复合适应值较小的队列开始对各个待扫描点进行出队操作)，既保证了被动锁模光纤激光器对由偏振设置和泵浦功率设置构成的搜索空间的全局搜索能力，也提高了局部搜索能力和搜索效率，有利于对如基频锁模、单脉冲强度周期性波动、双脉冲强度周期性交替波动和四脉冲强度周期性交替波动等具有团聚性行为的脉冲状态的搜索。
在一个实施例中，如图5所示，在步骤S406中，上述方法还包括：
步骤S502，若各个队列均为空队列，则调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率，并判断调节后泵浦功率是否位于设定的泵浦功率范围内；
步骤S504，若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；
步骤S506，若调节后泵浦功率超出泵浦功率范围，则结束循环，显示调整被动锁模光纤激光器的结构的提示信息。
其中，泵浦是一种使用光将电子从原子或分子中的较低能级升高(或“泵”)到较高能级的过程，泵浦功率表示执行泵浦动作时，被动锁模光纤激光器的输出功率。
具体实现中，若各个队列均为空队列，则以设定的步进长度调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率(例如，以设定的步进长度(如1mA)调节泵浦驱动电流)，并判断调节后泵浦功率是否位于设定的泵浦功率范围内，若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则重新从预设中心点开始扫描(即返回上述步骤S204)，由此完成一个循环，若在采用调节后泵浦功率进行扫描后，仍未找到符合目标脉冲状态的目标扫描点，则再次调节泵浦功率，以此类推，直至找到脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的目标扫描点。反之，若调节后泵浦功率超出预设的泵浦功率范围，则结束循环，显示调整被动锁模光纤激光器的结构的提示信息，指示操作人员对被动锁模光纤激光器的结构进行调整，调整后再返回上述步骤S202，重新进行采样和搜索。
本实施例中，通过将被动锁模光纤激光器的泵浦功率作为反馈控制信号，对脉冲状态进行搜索，增加了一个调节变量，使得可更全面和充分地遍历各种可能符合目标脉冲状态的扫描点，克服了现有搜索算法中仅调节腔内偏振态，调节变量较少导致搜索不充分的缺陷。
在一个实施例中，如图6所示，在进入对锁模光纤激光器的监控模式的步骤之后，还包括：
步骤S602，当监测到被动锁模光纤激光器的脉冲状态发生改变时，以脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点，记为监控中心点，获取设定范围内与监控中心点相距设定扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，并返回将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比的步骤；
步骤S604，当完成对设定范围内的待扫描点的扩展后，仍未搜索到脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点时，则调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率，判断调节后泵浦功率是否位于设定泵浦功率范围内；
步骤S606，若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则返回以脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点的步骤；
步骤S608，若调节后泵浦功率超出泵浦功率范围，脉冲状态仍未恢复成功，则返回获取预先构建的三维数组中的预设中心点的步骤，从预设中心点重新进行搜索。
具体实现中，在进入监控模式后，还需监测被动锁模光纤激光器的脉冲状态进行监测，进一步地，当监测到冲状态发生改变时，清空在进入监控模式前的访问标记列表，并将进入监控模式时脉冲状态适应值大于目标脉冲状态适应值的待扫描点(记为监控中心点)加入第一队列中，以该监控中心点为新的中心点，在设定范围内(即三路驱动电压与预设中心点对应的三路驱动电压的差值均小于设定电压阈值(如100mV)的待扫描点)以设定的扩展步长(可以为最小扩展步长，如1mV)，对该监控中心点进行扩展，即获取与该监控中心点相距设定步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，并返回上述步骤S206，直至对设定范围内的待扫描点均扩展完成，仍未搜索到脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的目标待扫描点时，调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率，并判断调节后泵浦功率是否位于设定泵浦功率范围内。若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则返回上述步骤S602，重新从将进入监控模式时脉冲状态适应值大于目标脉冲状态适应值的待扫描点处开始扩展搜索；若调节后泵浦功率超出泵浦功率范围，脉冲状态仍未恢复成功，则返回步骤S202，从预设中心点处重新进行搜索。
本实施例中，通过在进入监控模式后，对脉冲状态进行监控，以便于在监控模式中出现脉冲状态改变时，在设定范围内以设定扩展步长进行三维广度优先搜索，实现对脉冲状态的及时恢复。
在一个实施例中，如图7所示，上述步骤S204具体包括：
步骤S702，获取各个待扫描点的采样数据；
步骤S704，根据采样数据，得到与目标脉冲状态相对应的各个判别因子对应的初始值；
步骤S706，根据各个判别因子对应的初始值以及各个判别因子的适应值关系式，计算各个判别因子的适应值；
步骤S708，根据各个判别因子的适应值，计算各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
需要说明的是，如图8至图11所示，分别为基频锁模脉冲状态、单脉冲强度周期性波动状态、双脉冲强度周期性交替波动状态和四脉冲强度周期性交替波动状态的波形图，不同脉冲状态的波形图不同，其所对应的适应值函数也不同，每种适应值函数由多种判别因子组成，因此，不同的脉冲状态类型对应的判别因子不同。具体地，基频锁模脉冲状态适应值由脉冲平均幅值、脉冲计数和脉冲幅值抖动值等判别因子组成；单脉冲强度周期性波动状态适应值由脉冲平均幅值、脉冲计数和相邻脉冲幅值的差值抖动值等判别因子组成；双脉冲强度周期性交替波动状态由脉冲平均幅值、脉冲计数和相邻双脉冲幅值之和的差值抖动值等判别因子组成；四脉冲强度周期性交替波动状态由脉冲平均幅值、脉冲计数和相邻四脉冲幅值之和的差值抖动值等判别因子组成。各种脉冲状态适应值函数的组成部分均包括有脉冲平均幅值和脉冲计数，具体判别原理图如图12所示，图中的阈值1、阈值3、阈值5和阈值7分别表示基频锁模脉冲状态、单脉冲强度周期性波动状态、双脉冲强度周期性交替波动状态和四脉冲强度周期性交替波动状态对应的脉冲平均幅值的阈值，阈值2、阈值4、阈值6和阈值8分别表示基频锁模脉冲状态、单脉冲强度周期性波动状态、双脉冲强度周期性交替波动状态和四脉冲强度周期性交替波动状态对应的脉冲计数的阈值。
具体实现中，被动锁模光纤激光器输出的光信号由高速光探测器转换为电信号以及经过高速ADC采集卡采样后得到时域波形信号并传输至工控机，工控机接收待扫描点的采样数据后，根据该采样数据计算得到与目标脉冲状态对应的各个判别因子的初始值。
例如，①对于判别因子脉冲平均幅值(可记为Uaverage)，其初始值关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000131
其中，N表示拆分个数，Umi表示拆分后每一组数据中的最大值。
②对于判别因子脉冲计数(可记为Cspeak)，表示对采集到的数据求波峰幅值大于设定阈值的波峰数，即在一个采样点区间的由单调递增转变为单调递减的次数。
③对于基频锁模脉冲状态的判别因子脉冲幅值抖动值(可记为Ushake)，其初始值关系式可表示为：
Ushake＝Max(Um1，Um2，…Umn)-Min(Um1，Um2，…Umn)
其中，Max(Um1，Um2，…Umn)表示采样数据中心所有拆分项中最大值的最大值，Min(Um1，Um2，…Umn)表示采样数据中心所有拆分项中最大值的最小值。
④对于单脉冲强度周期性波动状态的判别因子相邻脉冲幅值的差值抖动值(可记为Sshake)，其初始值关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000132
其中，N表示拆分个数，Umi表示拆分后第i组数据中的最大值。
⑤对于双脉冲强度周期性交替波动状态的判别因子相邻双脉冲幅值之和的差值抖动值(可记为Sdoublepulses_shake)，其初始值关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000133
其中，N表示拆分个数，Umi,j表示拆分后第i组数据中序号为j的波峰峰值，
Figure BDA0002626760380000134
表示第i组数据中两个波峰峰值之和。
⑥对于四脉冲强度周期性交替波动状态的判别因子相邻四脉冲幅值之和的差值抖动值(可记为Sfourpulses_shake)，其初始值关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000135
其中，N表示拆分个数，Umi,j表示拆分后第i组数据中序号为j的波峰峰值，
Figure BDA0002626760380000141
表示第i组数据中四个波峰峰值之和。
进一步地，在得到各个判别因子的初始值后，将各个判别因子对应的初始值进行归一化处理，得到归一化后初始值，将归一化后初始值代入各个判别因子适应值对应的关系式，计算得到各个判别因子的适应值，根据各个判别因子的适应值，计算各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
例如，①归一化的脉冲平均幅值(可记为
Figure BDA0002626760380000142
)，其关系式可表示为：/>
Figure BDA0002626760380000143
Figure BDA0002626760380000144
其中，UThrashold表示目标脉冲状态平均幅值的阈值电压，脉冲平均幅值超过阈值电压时，/>
Figure BDA0002626760380000145
当待扫描点的脉冲平均幅值不超过目标脉冲状态对应的脉冲平均幅值阈值时，脉冲平均幅值与各种目标脉冲状态均成正相关，因此，脉冲平均幅值的适应值关系式(可记为/>
Figure BDA00026267603800001415
)可表示为：/>
Figure BDA0002626760380000146
②归一化的脉冲计数与目标脉冲状态理想脉冲计数的差值(可记为
Figure BDA0002626760380000147
)，其关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000148
其中，Cidea表示目标脉冲状态的理想脉冲计数，对于不同的目标脉冲状态
Figure BDA0002626760380000149
的计算方法不同。对于基频锁模脉冲状态和单脉冲强度周期性波动状态，
Figure BDA00026267603800001410
其中，Ntotal_pts表示高速ADC采集卡每次采集获得的点数，Nperiod_pts表示激光腔运行一个腔周期之间采集点的数量，均由重复频率以及ADC采样率决定；
对于双脉冲强度周期性交替波动状态，
Figure BDA00026267603800001411
对于四脉冲强度周期性交替波动状态，
Figure BDA00026267603800001412
由于脉冲计数与目标脉冲状态理想脉冲计数的差值和目标脉冲状态成负相关，因此脉冲计数部分适应值(可记为
Figure BDA00026267603800001416
)的关系式可表示为：
Figure BDA00026267603800001413
③归一化的基频锁模脉冲状态脉冲幅值抖动值(可记为
Figure BDA00026267603800001414
),满足：/>
Figure BDA0002626760380000151
其中，
Figure BDA0002626760380000152
表示人为设定的脉冲幅值抖动阈值，当超过这个阈值时，/>
Figure BDA0002626760380000153
由于基频锁模脉冲状态脉冲幅值抖动值与基频锁模脉冲状态成负相关，因此，基频锁模脉冲状态脉冲幅值抖动值部分适应值(可记为/>
Figure BDA00026267603800001518
)的关系式可表示为：/>
Figure BDA0002626760380000154
④归一化的单脉冲强度周期性波动状态相邻脉冲幅值的差值抖动值(可记为
Figure BDA0002626760380000155
)，满足：/>
Figure BDA0002626760380000156
其中，Sshake_max是人为设定的单脉冲强度周期性波动状态相邻脉冲幅值的差值抖动阈值，当超过这个阈值时，
Figure BDA0002626760380000157
由于单脉冲强度周期性波动状态相邻脉冲幅值的差值抖动值与单脉冲强度周期性波动状态成负相关，因此，单脉冲强度周期性波动状态相邻脉冲幅值的差值抖动值部分适应值(可记为/>
Figure BDA0002626760380000158
)的关系式可表示为：/>
Figure BDA0002626760380000159
⑤归一化的双脉冲强度周期性交替波动状态相邻双脉冲幅值之和的差值抖动值(可记为
Figure BDA00026267603800001510
)，其满足
Figure BDA00026267603800001511
其中，Sdoublepulses_shake_max是人为设定的双脉冲强度周期性交替波动状态相邻双脉冲幅值之和的差值抖动阈值，当超过这个阈值时，
Figure BDA00026267603800001512
由于双脉冲强度周期性交替波动状态相邻双脉冲幅值之和的差值抖动值与双脉冲强度周期性交替波动状态成负相关，因此，双脉冲强度周期性交替波动状态相邻双脉冲幅值之和的差值抖动值部分适应值(可记为/>
Figure BDA00026267603800001513
)的关系式可表示为：/>
Figure BDA00026267603800001514
⑥归一化的四脉冲强度周期性交替波动状态相邻四脉冲幅值之和的差值抖动适应值(可记为
Figure BDA00026267603800001515
)，其满足
Figure BDA00026267603800001516
其中，Sfourpulses_shake_max是人为设定的四脉冲强度周期性交替波动状态相邻四脉冲幅值之和的差值抖动阈值，当超过这个阈值时，
Figure BDA00026267603800001517
由于四脉冲强度周期性交替波动状态相邻四脉冲幅值之和的差值抖动值与四脉冲强度周期性交替波动状态成负相关，因此，四脉冲强度周期性交替波动状态相邻四脉冲幅值之和的差值抖动值部分适应值(可记为/>
Figure BDA0002626760380000161
)的关系式可表示为：/>
Figure BDA0002626760380000162
本实施例中，通过多个指标(包括脉冲平均幅值、脉冲计数、脉冲幅值抖动等)组成复合的适应值作为脉冲状态判别标准，提高了对被动锁模光纤激光器脉冲状态的搜索效率和准确率。
在一个实施例中，判别因子的适应值包括脉冲平均幅值适应值和脉冲计数适应值；上述步骤S708具体包括：获取与目标脉冲状态对应的多个复合适应值关系式；将脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据对比结果从各个复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式；采用目标复合适应值关系式对各判别因子的适应值进行处理，得到各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
具体实现中，每种脉冲状态均对应有多个复合适应值关系式，根据待扫描点的采样数据计算得到的脉冲平均幅值适应值和脉冲计数适应值的不同，需采用不同的复合适应值关系式。更具体地，将计算得到的待扫描点脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据二者的对比结果从各个复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式，将待扫描点的各个判别因子的适应值代入对应的目标复合适应值关系式中，计算得到待扫描点的脉冲状态复合适应值。
其中，若第一适应值阈值为1，第二适应值阈值为0.9，则基频锁模脉冲状态复合适应值(可记为Fmode_locked)的关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000163
单脉冲强度周期性波动状态的复合适应值(可记为Fsinglepulse_pulsation)的关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000164
双脉冲强度周期性交替波动状态的复合适应值(可记为Fdoublepulses_pulsation)的关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000171
四脉冲强度周期性交替波动状态的复合适应值(可记为Ffourpulses_pulsation)的关系式可表示为：
Figure BDA0002626760380000172
本实施例中，通过将脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据对比结果从各个复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式；采用目标复合适应值关系式对各判别因子的适应值进行处理，得到各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，以便于进一步根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，评价当前脉冲状态与目标脉冲状态的偏离程度，并以此作为反馈信号调整三维广度优先搜索算法的搜索策略。
为了更清晰阐明本申请实施例提供的技术方案，以下将结合图13对该方案进行说明，图13为一个应用实例中脉冲状态搜索方法的流程示意图，该方法的具体流程如下：
(1)根据电控偏振控制器的三路输出电压构建三维数组，并预先设定中心点，从预设中心点开始扫描，计算与预设中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
(2)将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比，当各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值时，根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值将各个待扫描点及各个待扫描点的脉冲状态复合适应值分别对应加入不同等级的队列q1、q2和q3中；
按照各个队列的等级顺序依次判断各个队列是否为空，当有任意一个队列为非空队列时，依次将非空队列中的各个待扫描点移出其所在的队列，并扫描与被移出队列的待扫描点的六个方向上的待扫描点，计算各自的脉冲状态复合适应值，返回将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比的步骤；当三个队列均为空队列时，调节泵浦功率，并重新从预设中心点开始进行搜索，若调节后泵浦功率在设定范围内，则返回从预设中心点开始扫描的步骤；若调节后泵浦功率超出设定范围，则结束循环，调整被动锁模光纤激光器的结构。
(3)当有任意一个待扫描点的脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值时，则进入监控模式；当检测到脉冲状态发生改变，即脉冲状态复合适应值原本大于目标脉冲状态复合适应值的目标待扫描点，在监控模式下，其脉冲状态复合适应值小于目标脉冲状态复合适应值时，进入脉冲状态恢复模式；判断脉冲状态是否恢复成功，当恢复成功时，重新进入监控模式，若恢复不成功，则返回根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值将各个待扫描点及各个待扫描点的脉冲状态复合适应值分别对应加入不同等级的队列q1、q2和q3中的步骤。
本申请基于按照逐层递增顺序进行搜索的广度优先搜索算法，在搜索过程中，根据脉冲状态动态调整层与层之间的间距，因而是一种有监督的搜索过程。同时，充分利用光纤激光器中多种脉冲状态在由偏振设置和泵浦功率设置构成的搜索空间里分布的渐变性和群聚规律，采用多个队列存放不同适应值扫描点的策略，在搜索过程中对适应值较大(接近目标脉冲状态)的扫描电压点附近电压空间进行重点扫描，当队列里适应值较大的扫描点没有了(适应值较大的队列为空)，则继续返回原来的路径开始搜索(从适应值较小的队列进行出队)，既保证了自动锁模光纤激光器对由偏振设置和泵浦功率设置构成的搜索空间的全局搜索能力，也提高了局部搜索能力和搜索效率，有利于对搜索具有团聚性行为的脉冲状态如基频锁模脉冲状态、单脉冲强度周期性波动、双脉冲强度周期性交替波动和四脉冲强度周期性交替波动等。此外，通过多个指标(脉冲平均幅值、脉冲计数、脉冲幅值抖动等)组成复合的适应值作为脉冲状态判别标准提高了自动锁模光纤激光器脉冲状态的效率和准确率。
应该理解的是，虽然图2、图4-图7和图13的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2、图4-图7和图13中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图14所示，提供了一种脉冲状态搜索装置，包括：中心点获取模块1402、复合适应值获取模块1404和对比模块1406，其中：
中心点获取模块1402，用于获取预先构建的三维数组中的预设中心点；三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
复合适应值获取模块1404，用于获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；第一扩展步长根据中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
对比模块1406，用于获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个待扫描点为新的中心点，返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于目标脉冲状态的目标扫描点，将目标扫描点对应的各路驱动电压作为电控偏振态控制器的各路输出电压。
在一个实施例中，上述对比模块1406，还用于根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点与各个待扫描点的脉冲状态复合适应值对应存放至不同等级的队列中；按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出，并判断被移出队列的待扫描点是否已扩展完成，若未扩展完成，则以被移出队列的待扫描点为新的中心点，返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；若扩展完成，则判断各个队列是否属于空队列，若存在至少一个非空队列，则返回按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出的步骤。
在一个实施例中，上述装置还包括：
第一功率调节模块，用于若各个队列均为空队列，则调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率，并判断调节后泵浦功率是否位于设定的泵浦功率范围内；
第一功率范围比对模块，用于若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则返回获取与中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；若调节后泵浦功率超出泵浦功率范围，则结束循环，显示调整被动锁模光纤激光器的结构的提示信息。
在一个实施例中，上述对比模块1406，还用于若存在至少一个待扫描点的脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值，则停止扫描，并进入对被动锁模光纤激光器的监控模式；上述装置还包括：脉冲状态恢复模块，用于当监测到被动锁模光纤激光器的脉冲状态发生改变时，以脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点，记为监控中心点，获取设定范围内与监控中心点相距设定扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，并返回将各个待扫描点的脉冲状态复合适应值与目标脉冲状态复合适应值进行对比的步骤；
在一个实施例中，上述装置还包括：
第二功率调节模块，用于当完成对设定范围内的待扫描点的扩展后，仍未搜索到脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点时，则调节被动锁模光纤激光器的泵浦功率，判断调节后泵浦功率是否位于设定泵浦功率范围内；
第二功率范围比对模块，用于若调节后泵浦功率位于泵浦功率范围内，则返回以脉冲状态复合适应值大于目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点的步骤；若调节后泵浦功率超出泵浦功率范围，脉冲状态仍未恢复成功，则返回获取预先构建的三维数组中的预设中心点的步骤，从预设中心点重新进行搜索。
在一个实施例中，上述复合适应值获取模块1404，还用于获取各个待扫描点的采样数据；根据采样数据，得到与目标脉冲状态相对应的各个判别因子对应的初始值；根据各个判别因子对应的初始值以及各个判别因子的适应值关系式，计算各个判别因子的适应值；根据各个判别因子的适应值，计算各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
在一个实施例中，判别因子的适应值包括脉冲平均幅值适应值和脉冲计数适应值；上述复合适应值获取模块1404，还用于获取与目标脉冲状态对应的多个复合适应值关系式；将脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据对比结果从各个复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式；采用目标复合适应值关系式对各判别因子的适应值进行处理，得到各个待扫描点的脉冲状态复合适应值。
需要说明的是，本申请的脉冲状态搜索装置与本申请的脉冲状态搜索方法一一对应，在上述脉冲状态搜索方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于脉冲状态搜索装置的实施例中，具体内容可参见本申请方法实施例中的叙述，此处不再赘述，特此声明。
此外，上述脉冲状态搜索装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图15所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储脉冲状态搜索过程中产生数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种脉冲状态搜索方法。
本领域技术人员可以理解，图15中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种脉冲状态搜索方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若各个待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，所述方法还包括：
根据各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，将各个待扫描点与各个待扫描点的脉冲状态复合适应值对应存放至不同等级的队列中；
按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出，并判断被移出队列的待扫描点是否已扩展完成，若未扩展完成，则以所述被移出队列的待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；
若扩展完成，则判断各个队列是否属于空队列，若存在至少一个非空队列，则返回按照各个队列的等级顺序依次将各个队列中的待扫描点从所在的队列中移出的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若各个队列均为空队列，则调节所述被动锁模光纤激光器的泵浦功率，并判断调节后泵浦功率是否位于设定的泵浦功率范围内；
若调节后泵浦功率位于所述泵浦功率范围内，则返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤；
若调节后泵浦功率超出所述泵浦功率范围，则结束循环，显示调整所述被动锁模光纤激光器的结构的提示信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若存在至少一个待扫描点的脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值，则停止扫描，并进入对所述被动锁模光纤激光器的监控模式；
在进入对锁模光纤激光器的监控模式之后，还包括：
当监测到被动锁模光纤激光器的脉冲状态发生改变时，以脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点，记为监控中心点，获取设定范围内与所述监控中心点相距设定扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，并返回将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当完成对所述设定范围内的待扫描点的扩展后，仍未搜索到脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点时，则调节所述被动锁模光纤激光器的泵浦功率，判断调节后泵浦功率是否位于设定泵浦功率范围内；
若调节后泵浦功率位于所述泵浦功率范围内，则返回以脉冲状态复合适应值大于所述目标脉冲状态复合适应值的待扫描点作为新的中心点的步骤；
若调节后泵浦功率超出所述泵浦功率范围，脉冲状态仍未恢复成功，则返回获取预先构建的三维数组中的预设中心点的步骤，从所述预设中心点重新进行搜索。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述中心点相距扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值，包括：
获取各个待扫描点的采样数据；
根据所述采样数据，得到与所述目标脉冲状态相对应的各个判别因子对应的初始值；
根据各个所述判别因子对应的初始值以及各个所述判别因子的适应值关系式，计算各个所述判别因子的适应值；
根据各个所述判别因子的适应值，计算各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判别因子的适应值包括脉冲平均幅值适应值和脉冲计数适应值；
所述根据各个所述判别因子的适应值，计算各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值，包括：
获取与所述目标脉冲状态对应的多个复合适应值关系式；
将所述脉冲平均幅值适应值与设定的第一适应值阈值进行对比，以及，将所述脉冲计数适应值与设定的第二适应值阈值进行对比，根据对比结果从各个所述复合适应值关系式中确定出目标复合适应值关系式；
采用所述目标复合适应值关系式对各所述判别因子的适应值进行处理，得到各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值。
8.一种脉冲状态搜索装置，其特征在于，所述装置包括：
中心点获取模块，用于获取预先构建的三维数组中的预设中心点；所述三维数组根据被动锁模光纤激光器中电控偏振态控制器的三路驱动电压的电压值范围构建得到；
复合适应值获取模块，用于获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值；所述第一扩展步长根据所述中心点的脉冲状态复合适应值计算得到；其中，每个待扫描点对应一组驱动电压组，每组驱动电压组均由所述电控偏振态控制器的三路驱动电压构成；
对比模块，用于获取目标脉冲状态对应的目标脉冲状态复合适应值，将各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值与所述目标脉冲状态复合适应值进行对比，若各个所述待扫描点的脉冲状态复合适应值均小于所述目标脉冲状态复合适应值，则分别以各个所述待扫描点为新的中心点，返回获取与所述中心点相距第一扩展步长的各个待扫描点的脉冲状态复合适应值的步骤，直至搜索到属于所述目标脉冲状态的目标扫描点，将所述目标扫描点对应的各路驱动电压作为所述电控偏振态控制器的各路输出电压。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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