CN112271546A - 一种激光器、锁模状态监控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光器、锁模状态监控方法及装置，其包括锁模状态为锁模成功，执行锁模状态判断流程；锁模状态为锁模失败，执行锁模流程；其中，所述锁模流程包括调节工作电流，然后执行锁模状态判断流程；所述锁模状态判断流程包括根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态；其中，所述脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：所述频率值在第一阈值范围内、且连续多次在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模成功；所述频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模失败。本申请具有快速检测出失锁，快速恢复锁模的效果。

Description

一种激光器、锁模状态监控方法及装置

技术领域

本申请涉及激光技术领域，尤其是涉及一种激光器、锁模状态监控方法及装置。

背景技术

超短脉冲激光具有极窄的脉冲宽度、超高峰值功率以及超高的重复频率，在医疗、科研、工业等领域得到了广泛的应用。为了能够得到超短脉冲激光，需要对激光器执行锁模操作，使激光器共振腔中振荡频率不同、互不相干的多个振荡纵模之间实现相位固定，获得规则的超短脉冲序列，输出不同振荡纵模相干叠加得到的超短脉冲激光。

在实际应用中，为了确保激光器输出稳定的超短脉冲激光，需要实时监控激光器的锁模状态，保证激光器输出稳定锁模。目前，锁模状态监控方案主要包括锁模状态判断和自动锁模两个过程，其中，锁模状态判断主要是将激光器输出的脉冲激光转换为电压脉冲信号，根据电压脉冲信号的电压幅度，确定电压脉冲信号在设定时间周期内的实际脉冲数目，由实际脉冲数目判断所述激光器的锁模状态。

上述锁模状态判断方案需要计数周期内的实际脉冲数目，不仅检测流程复杂，检测速度慢；而且对脉冲计数精度要求很高，但是在不同环境进行脉冲计数并不稳定，影响锁模状态判断结果，从而使锁模状态监控效果差。

发明内容

为了简化锁模状态监控流程，提高锁模状态监控效果，实现快速发现失锁，快速恢复锁模，本申请提供了一种激光器、锁模状态监控方法及装置。

第一方面，本申请提供一种锁模状态监控方法，采用如下的技术方案：

一种锁模状态监控方法，包括：

锁模状态为锁模成功，执行锁模状态判断流程；

锁模状态为锁模失败，执行锁模流程；其中，所述锁模流程包括调节工作电流，然后执行锁模状态判断流程；

所述锁模状态判断流程包括根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态；其中，所述脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

所述频率值在第一阈值范围内、且连续多次在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模成功；

所述频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模失败。

通过采用上述技术方案，在进行锁模状态判断时，只有在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，且检测流程简单，从而提高锁模状态监控效果。

优选的，所述锁模流程包括：

根据所述频率值发送电流调节信号；其中，所述频率值大于标准频率发送第一信号，所述频率值小于标准频率发送第二信号，所述标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率；

根据所述电流调整信号对激光器的工作电流进行调整；其中，为所述第一信号，按照第一步进幅值缩减所述工作电流，为所述第二信号按照第二步进幅值增加所述工作电流；

执行锁模状态判断流程。

通过采用上述技术方案，根据激光脉冲频率与标准频率大小关系发送不同电流调节信号，实现工作电流的调整，解决因电流漂移带来的失锁问题，锁模流程简单，锁模速度快。

优选的，所述锁模状态判断流程包括：

将所述脉冲激光转换为电压脉冲信号；

获取所述电压脉冲信号的频率值，以所述电压脉冲信号的频率值作为所述脉冲激光的频率值；

根据所述频率值判断锁模状态。

通过采用上述技术方案，能够避免受到环境影响，提高锁模状态判断结果的可靠性。

优选的，所述获取所述电压脉冲信号的频率值包括：

检测相邻两个所述电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；

根据时间间隔计算得到所述电压脉冲信号的频率值。

通过采用上述技术方案，电压脉冲信号频率值的计算速度快，在提高锁模状态判断结果的准确性和可靠性的同时，大大提高锁模状态判断和锁模的速度，从而提高锁模状态监控效果。

优选的，在所述获取所述电压脉冲信号的频率值之前，还包括：

放大所述电压脉冲信号；

过滤放大后的所述电压脉冲信号。

通过采用上述技术方案，解决因电压脉冲信号微弱漏检以及干扰信号误检的问题，进一步提高频率值计算结果的准确性，提高锁模状态监控结果的可靠性。

优选的，所述根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

判断所述频率值是否在所述第一阈值范围内；

如果所述频率值在所述第一阈值范围内，判断第一数量是否达到第一预设阈值，如果达到所述第一预设阈值，判断所述锁模状态为锁模成功；其中，所述第一数量为所述频率值连续在所述第一阈值范围内的次数；

如果所述频率值不在所述第一阈值范围内，判断第二数量是否达到第二预设阈值，如果达到所述第二预设阈值，判断所述锁模状态为锁模失败；其中，所述第二数量为所述频率值连续不在所述第一阈值范围内的次数。

通过采用上述技术方案，每次进行锁模状态判断，只有频率值连续在或不在第一阈值范围内的次数要达到第一预设阈值或第二预设阈值，才判断锁模状态为锁模成功或锁模失败，保证在锁模状态稳定时得到检测结果，有效提高锁模状态判断结果的可靠性。

优选的，所述根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

判断所述频率值是否在第一阈值范围内；

如果所述频率值在所述第一阈值范围内，判断第一标识符是否为成功准备状态，如果为成功准备状态，判断所述锁模状态为锁模成功；其中，所述频率值在所述第一阈值范围内，所述第一标识符设为成功准备状态；

如果所述频率值不在所述第一阈值范围内，判断第一标识符是否为失败准备状态，如果为失败准备状态，判断所述锁模状态为锁模失败；其中，所述频率值不在所述第一阈值范围内，所述第一标识符设为失败准备状态。

通过采用上述技术方案，利用第一标识符实现对频率值连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，最多重复获取两次频率值，就能够确保频率值至少连续两次在或不在第一阈值范围内，在保证锁模状态判定结果可靠性的前提下，锁模状态判断速度更快。

优选的，所述锁模流程，在调节工作电流之前，还包括：

获取当前的工作电流；

根据当前的所述工作电流查找失锁记录表，查找到与当前的所述工作电流最接近的失锁电流所在的条目；其中，所述失锁记录表包括多个条目，每个条目包括失锁电流和锁模电流，所述失锁电流为锁模失败时的工作电流，锁模电流为锁模失败后再次锁模成功时的工作电流；

获取所述条目的所述锁模电流，并将所述工作电流改为所述锁模电流。

通过采用上述技术方案，使调整的起始工作电流更接近再次锁模的工作电流，进行工作电流调整时，调整次数更少，有效提高锁模速度。

第二方面，本申请提供一种锁模状态监控装置，采用如下的技术方案：

一种锁模状态监控装置，包括：

锁模状态判断模块，用于根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态，并在锁模失败时发送脉冲激光的频率值；其中，所述脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑配置为：

所述频率值在第一阈值范围内、且连续多次在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模成功；

所述频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模失败；

锁模状态监控模块，用于在锁模状态为锁模成功时，调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断：

锁模模块，用于在锁模状态为锁模失败时，接收来自所述锁模状态判断模块的所述频率值，执行锁模流程；其中，所述锁模流程包括根据所述频率值调节工作电流，然后调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断。

通过采用上述技术方案，锁模状态判断模块在进行锁模状态判断时，只有在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，且检测流程简单，从而提高锁模状态监控效果。

优选的，所述锁模状态判断模块包括：

光电转换单元，用于将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号；

频率检测单元，用于获取所述电压脉冲信号的频率值；

锁模状态判断单元，用于根据所述频率值判断锁模状态。

通过采用上述技术方案，能够避免受到环境影响，提高锁模状态判断结果的可靠性。

优选的，频率检测单元包括：

检测单元，用于检测相邻两个所述电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；

第一频率计算单元，用于根据所述时间间隔计算得到所述频率值。

通过采用上述技术方案，电压脉冲信号频率值的计算速度快，在提高锁模状态判断结果的准确性和可靠性的同时，大大提高锁模状态判断和锁模的速度，从而提高锁模状态监控效果。

优选的，所述锁模状态判断模块还包括：

脉冲放大单元，用于放大来自所述光电转换单元的所述电压脉冲信号；

脉冲过滤单元，用于过滤来自所述脉冲放大单元的所述电压脉冲信号，并将过滤后的所述电压脉冲信号发送给所述频率检测单元。

通过采用上述技术方案，解决因电压脉冲信号微弱漏检以及干扰信号误检的问题，进一步提高频率值计算结果的准确性，提高锁模状态监控结果的可靠性。

优选的，所述锁模模块包括：

调节信号发送单元，用于根据来自所述锁模状态判断模块的所述频率值发送电流调节信号；其中，所述频率值大于标准频率发送第一信号，所述频率值小于标准频率发送第二信号，所述标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率；

电流处理单元，用于根据所述电流调整信号对激光器的工作电流进行调整，并在工作电流调整后调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断；其中，为所述第一信号，按照第一步进幅值缩减所述工作电流，为所述第二信号按照第二步进幅值增加所述工作电流。

通过采用上述技术方案，根据激光脉冲频率与标准频率大小关系发送不同电流调节信号，实现工作电流的调整，解决因电流漂移带来的失锁问题，锁模流程简单，锁模速度快。

第三方面，本申请提供一种激光器，采用如下的技术方案：

一种激光器，包括如第二方面所述的锁模状态监控装置。

通过采用上述技术方案，激光器在进行锁模状态判断时，只有在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，且检测流程简单，从而提高锁模状态监控效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在进行锁模状态判断时，只有在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，且检测流程简单，从而提高锁模状态监控效果；

2.在进行工作电流调整前，通过失锁记录表将调整的起始工作电流更改为更接近再次锁模的电流，从而使调整次数减少，有效提高锁模速度；

3.通过检测相邻两个所述电压脉冲信号上升沿间的时间间隔获取电压脉冲信号频率值，获取速度快，在提高锁模状态判断结果的准确性和可靠性的同时，大大提高锁模状态判断和锁模的速度，从而提高锁模状态监控效果，使其能够快速监控到失锁，并快速恢复锁模。

附图说明

图1是本申请实施例1提供的一种锁模状态监控方法的流程图。

图2是本申请实施例1提供的锁模状态判断的流程图。

图3是本申请实施例1提供的锁模的流程图。

图4是本申请实施例2提供的锁模状态判断的流程图。

图5是本申请实施例3提供的锁模状态判断的流程图。

图6是本申请实施例提供的一种锁模状态监控装置的结构框图。

图7是本申请实施例中锁模状态判断模块的结构框图。

图8是本申请另一实施例中锁模状态判断模块的结构框图。

图9是本申请实施例中锁模模块的结构框图。

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1-9及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种锁模状态监控方法，包括：

锁模状态为锁模成功，执行锁模状态判断流程；

锁模状态为锁模失败，执行锁模流程；其中，锁模流程包括调节工作电流，然后执行锁模状态判断流程；

锁模状态判断流程包括根据脉冲激光的频率值判断锁模状态；其中，脉冲激光采集于激光器输出端口或者激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断锁模状态的判断逻辑为：

频率值在第一阈值范围内、且连续多次在第一阈值范围内，判断锁模状态为锁模成功；

频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在第一阈值范围内，判断锁模状态为锁模失败。

实施例1。

参照图1，作为一种锁模状态监控方法的一种实施方式，一种锁模状态监控方法，应用在激光器或激光器检测设备中，对激光器进行锁模状态的监控，包括以下步骤：

步骤S100、进行锁模状态判断(锁模状态判断流程)；如果锁模状态为锁模成功，执行步骤S100，继续进行锁模状态判断；否则，执行步骤S200。

步骤S200、调解当前的工作电流，然后执行步骤S100，可见，锁模流程包括步骤S100和S200。

需要说明的是，激光器启动或者锁模状态为锁模失败，都会触发步骤S200开始执行，这样能够保证重新启动的激光器或者锁模失败的激光器处于锁模成功状态。

在本实施例中，如图2所示，锁模状态判断流程包括：

步骤S111、将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号；该脉冲激光可以为激光器输出，也可以由激光器的种子光源发出。进行光电转换后，转换得到的电压脉冲信号频率与脉冲激光频率相同。

需要说明的是，在本实施例中可以通过光电探测器将脉冲激光转换为电压脉冲信号，也可以通过光电二极管或者其它光电转换器件将脉冲激光转换为电压脉冲信号，在此不对其进行具体限定。

步骤S112、获取电压脉冲信号的频率值；在本实施例中，电压脉冲信号频率值的获取方式，包括但不限于：

第一种方式，在预设时间内，对电压脉冲信号进行脉冲计数，根据得到的脉冲数量计算得到电压脉冲信号的频率值；

第二种方式，检测相邻两个电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；根据时间间隔计算得到电压脉冲信号的频率值。采用该方式进行频率值计算，因为只需检测相邻两个电压脉冲信号上升沿的时间间隔，与在预设时间里计数电压脉冲信号数量相比，计算速度大大提高，一般所需时间为纳秒级，甚至更小；而且，本实施例为了提高锁模状态判断结果的准确性和可靠性，在每次进行锁模状态判断时都需要多次获取频率值，本实施例的这一技术特征与该频率值获取方式结合，在提高锁模状态判断结果的准确性和可靠性的同时，还能够大大提高锁模状态判断的速度。

需要说明的是，对电压脉冲信号进行脉冲计数以及检测相邻两个上升沿间的时间间隔可以通过高速计数器实现；但为了保证得到稳定、可靠的计数和测量结果，在本实施例中，优先选择抗干扰性更好、精准度更好的CPLD、FPGA等可编程逻辑电路，对电压脉冲信号进行脉冲计数以及检测相邻两个上升沿间的时间间隔。

由于光电转化得到的电压脉冲信号微弱，幅值较小，在进行脉冲计数或者相邻上升沿间时间间隔检测时，容易出现漏检，使计算得到的电压脉冲信号频率值不可靠，从而导致锁模状态误判；为了进一步提高锁模状态判断的可靠性，解决因电压脉冲信号微弱漏检的问题，本实施例在获取电压脉冲信号的频率值之前，会对转换得到的电压脉冲信号通过放大电路进行放大(幅值变大)，使电压脉冲信号容易被检测到；例如，通过FPGA可编程逻辑电路获取电压脉冲信号频率，FPGA检测到1.8V以上电压时，为高电平，为了保证FPGA能够不出现漏检，先通过放大电路将电压脉冲信号放大到1.8V以上，使FPGA可编程逻辑电路能够准确检测到每个电压脉冲信号。

在对电压脉冲信号进行放大同时，也放大了电压脉冲信号中的干扰信号，为了避免将干扰信号当做电压脉冲信号进行计数或检测，造成频率值计算出现较大误差，导致后续锁模状态判断出现误判，在另一实施例中，通过过滤电路对放大后的电压脉冲信号进行整形，过滤掉干扰信号，保证进行频率值检测的信号是有效的电压脉冲信号，进一步提高频率值计算结果的准确性，提高锁模状态判断结果的可靠性。

步骤S113、判断频率值是否在第一阈值范围内，如果频率值在第一阈值范围内，执行步骤S114，否则，执行步骤S115。

在本实施例中，第一阈值范围的最大值为标准频率值加上误差，第一阈值范围的最小值为标准频率减去误差；其中，标准频率是激光器的性能参数，标识激光器在稳定锁模成功状态下输出的脉冲激光的频率，可直接在激光器上获得；误差是脉冲激光的测量频率与标准频率的差的绝对值，误差是根据不同应用场景对激光器输出脉冲激光的精度要求设定的，在对应应用场景中，只要脉冲激光的测量频率与标准频率的差的绝对值不超过设定的对应误差，就是被允许的，可见，本实施例中的第一阈值范围的取值不是有经验决定的，而是具有标准对照(标准频率)，以第一阈值范围作为锁模状态判定标准，中间误差小，判定准确率高。

步骤S114、判断频率值是否连续多次在第一阈值范围内，如果已经连续多次在第一阈值范围内，判定激光器的锁模状态为锁模成功；否则，继续根据获取的电压脉冲信号频率值判断锁模状态。

步骤S115、判断频率值是否连续多次不在第一阈值范围内，如果已经连续多次不在第一阈值范围内，判定激光器的锁模状态为锁模失败；否则，继续根据获取的电压脉冲信号频率值判断锁模状态。本实施例步骤S113至步骤S115为根据频率值判断锁模状态的具体步骤。

在本实施例中，继续根据获取的电压脉冲信号频率值判断锁模状态是继续进行新一轮的锁模状态检测步骤(本实施例是步骤S111至步骤S115)，包括但不限于以下情况：

第一种情况，本轮执行完根据频率值判断锁模状态的具体步骤(本实施例是步骤S113至步骤S115)后，才开始重新将脉冲激光转换为电压脉冲，进行新一轮的锁模状态检测步骤(本实施例是步骤S111至步骤S115)；

第二种情况，本轮执行锁模状态检测步骤的过程中，一直在不断执行新一轮的锁模状态检测步骤。

本实施例在进行锁模状态判断时，利用脉冲激光的频率值与标准频率是否相同判断锁模状态，并通过多次获取脉冲激光的频率值，判断脉冲激光的频率值与标准频率是否连续多次相同，保证在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，从而提高锁模状态监控的可靠性。

在本实施例中，如图3所示，锁模流程包括：

步骤S201、根据本次锁模状态为锁模失败时的频率值发送电流调节信号；其中，频率值大于标准频率发送第一信号，频率值小于标准频率发送第二信号，标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率，标准频率可以直接从激光器获取，是出厂设置。

步骤S202、检测接收的电流调整信号，如果是第一信号，执行步骤S4203；如果是第二信号，执行步骤S204。

步骤S203、按照第一步进幅值缩减工作电流，然后执行步骤S100，其中，调整的工作电流不能小于激光器种子光源的最小工作电流。

步骤S204、按照第二步进幅值增加工作电流，然后执行步骤S100，其中，调整的工作电流不能大于激光器种子光源的最大工作电流。

需要说明的是，第一步进幅值和第二步进幅值可以是设置的固定值，也可以是根据脉冲激光的频率值与标准频率差的绝对值大小进行调整，差的绝对值越大第一步进幅值和第二步进幅值设置的越大，差的绝对值越小第一步进幅值和第二步进幅值设置的越小，第一步进幅值和第二步进幅值可以相同，也可以不同。

在数字电路中，为了通过一个IO接口控制电流调整，且不对工作电流进行误调整，在本实施例中，当锁模状态为锁模成功或频率值等于标准频率时，发送的电流调整信号为第三信号，在执行步骤S202时，如果检测到的电流调整信号为第三信号，不对工作电流进行调整。本实施例的第一信号为00，第二信号为11，第三信号为01，在进行检测时，为了避免误判，步骤S202只有在预设周期内检测到的都是高电平才判断为第一信号，检测的都是低电平才是第二信号；检测到的是脉冲信号为第三信号。

本实施例根据激光脉冲频率与标准频率大小关系发送不同电流调节信号，实现工作电流的调整，解决因电流漂移带来的失锁问题，锁模流程简单，锁模速度快。

在本实施例中，在执行步骤S202之前，还包括：

获取当前的工作电流；

根据当前的工作电流查找失锁记录表(如失锁日志，可以输出，为运维人员提供参考数据)，查找到与当前的工作电流最接近(当前的工作电流与失锁电流差的绝对值最小为最接近)的失锁电流所在的条目；其中，失锁记录表包括多个条目，每个条目包括失锁电流和锁模电流，失锁电流为锁模失败时的工作电流，锁模电流为锁模失败后再次锁模成功时的工作电流；

获取条目的锁模电流，并将工作电流改为锁模电流，执行步骤S202时，在更改后的工作电流基础上进行电流调整，在锁模成功后更新失锁记录表，在一个条目中记录本次的失锁电流和锁模电流。

这样，更改后的工作电流更接近再次锁模的工作电流，在执行步骤S202时进行工作电流调整时，调整次数更少，有效提高锁模速度。

实施例2。

与实施例1相比，本实施引入第一预设阈值和第二预设阈值，利用第一预设阈值或第二预设阈值实现频率值连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，每次进行锁模状态判断，频率值连续在或不在第一阈值范围内的次数要达到第一预设阈值或第二预设阈值，才判断锁模状态为锁模成功或锁模失败，保证此时的锁模状态稳定，有效提高锁模状态判断结果的可靠性，从而提高锁模状态监控系统的稳定性。本实施例提供的锁模状态判断的方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S121、将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号。

步骤S122、获取电压脉冲信号的频率值。

步骤S123、判断频率值是否在第一阈值范围内，如果频率值在第一阈值范围内，执行步骤S124，否则，执行步骤S126。

步骤S124、将第一数量加1；其中，第一数量为频率值连续在第一阈值范围内的次数。

步骤S125、判断第一数量是否达到第一预设阈值，如果第一数量达到第一预设阈值，说明激光器处于锁模成功状态较为稳定，判定激光器当前的锁模状态为锁模成功；否则，继续根据获取的电压脉冲信号频率值判断锁模状态判断。

在本实施例中，第一预设阈值是正整数，取值越大，锁模状态判断结果越可靠，但锁模状态判断时间也越长，所以为了保证快速完成锁模状态判断，在进行第一预设阈值设置时，要考虑锁模状态判断可靠性和高效性的均衡，一般第一预设阈值设置为4、5，锁模状态判断的可靠性和高效性最佳；但在采用第二种方式获取频率时，第一预设阈值设置为10次之内，锁模状态判断的速度都不会有明显降低，不仅锁模状态判断结果的准确性高、且速度快。

步骤S126、将第二数量加1，并将第一数量置零；其中，第二数量为频率值连续在第一阈值范围内的次数。

步骤S127、判断第二数量是否达到第二预设阈值，如果第二数量达到第二预设阈值，说明激光器处于锁模成失败态、且较为稳定，判定激光器当前的锁模状态为锁模失败；否则，继续根据获取的电压脉冲信号频率值判断锁模状态判断。

本实施例步骤S123至步骤S127为根据频率值判断锁模状态的具体步骤，步骤S121至步骤S127为锁模状态检测步骤。

实施例3。

与实施例1相比，本实施例引入第一标识符，利用第一标识符实现对频率值连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，第一标识符包括成功准备和失败准备状态两种状态；当频率值在第一阈值范围内时，将第一标识符设置为成功准备状态；当频率值不在第一阈值范围内时，将第一标识符设置为失败准备状态；本实施例每次进行频率值是否连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，最多重复获取两次频率值，却能够确保频率值至少连续两次在或不在第一阈值范围内，在保证锁模状态判定结果可靠性的前提下，锁模状态判断速度更快，锁模状态判断速度更高，从而提高锁模状态监控速度和可靠性。本实施例提供的判断锁模状态的方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤S131、将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号。

步骤S132、获取电压脉冲信号的频率值。

步骤S133、判断频率值是否在第一阈值范围内，如果频率值在第一阈值范围内，执行步骤S134，否则，执行步骤S136。

步骤S134、判断第一标识符是否为成功准备状态，如果为成功准备状态，说明获取的电压脉冲信号频率值，至少连续两次在第一阈值范围内，处于稳定的锁模成功状态，判定激光器的锁模状态为锁模成功；否则，执行步骤S135。例如，第一标识符为1表示成功准备状态，第一标识符为0表示失败准备状态，当判断出第一标识符为1时，在不没有对第一标识符进行新的设置时，说明至少上一次获取的频率值在第一阈值范围内，即至少连续两次在第一阈值范围内，判定激光器的锁模状态为锁模成功；当第一标识符为0，说明上一次获取的频率值不在第一阈值范围内，只有本次在第一阈值范围内，没有连续多次在第一阈值范围内，无法确定锁模成功状态的稳定性，继续获取脉冲激光的频率(电压脉冲信号)，进行锁模状态判断。

步骤S135、将第一标识符更新为成功预备状态，并继续根据获取的电压脉冲信号的频率值判断锁模状态。

步骤S136、判断第一标识符是否为失败准备状态，如果为失败准备状态，说明获取的电压脉冲信号频率值，至少连续两次不在第一阈值范围内，处于稳定的锁模成功状态，判定激光器的锁模状态为锁模失败；否则，执行步骤S137。

步骤S137、将第一标识符更新为失败预备状态，并继续根据获取的电压脉冲信号的频率值判断锁模状态。

本实施例步骤S133至步骤S137为根据频率值判断锁模状态的具体步骤；步骤S131至步骤S137为锁模状态检测步骤。

本申请实施例还公开一种锁模状态监控装置，该装置可以外挂于激光器，通过激光器输出的脉冲激光对激光器进行锁模；也可以内置于激光器，通过激光器种子光源输出的脉冲激光对激光器进行锁模；参照图6，包括：

锁模状态判断模块100，用于根据脉冲激光的频率值判断锁模状态，并在锁模失败时发送脉冲激光的频率值；其中，脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断锁模状态的判断逻辑配置为：

频率值在第一阈值范围内、且连续多次在第一阈值范围内，判断锁模状态为锁模成功；

频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在第一阈值范围内，判断锁模状态为锁模失败；

锁模状态监控模块200，用于在锁模状态为锁模成功时，调用锁模状态判断模块100进行锁模状态判断：

锁模模块300，用于在锁模状态为锁模失败时，接收来自锁模状态判断模块100的频率值，执行锁模流程；其中，锁模流程包括根据频率值调节工作电流，然后调用锁模状态判断模块100进行锁模状态判断。

本实施例锁模状态判断模块，在进行锁模状态判断时利用脉冲激光的频率值与标准频率是否相同判断锁模状态，并通过多次获取脉冲激光的频率值，判断脉冲激光的频率值与标准频率是否连续多次相同，保证在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，从而提高锁模状态监控的可靠性。

参照图7，本实施例的锁模状态判断模块100包括：

光电转换单元110，用于将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号；

频率检测单元120，用于获取电压脉冲信号的频率值；

锁模状态判断单元130，用于根据频率值判断锁模状态。

本申请实施例为频率检测单元120提供了两种获取电压脉冲信号的频率值的方式，每种方式对应的频率检测单元120结构分别为：

第一种方式，频率检测单元120包括：

脉冲计数单元，用于在预设时间内对电压脉冲信号进行脉冲计数，得到脉冲数量；

第二频率计算单元，用于根据脉冲数量计算得到电压脉冲信号的频率值。

第二种方式，频率检测单元120包括：

检测单元，用于检测相邻两个电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；

第一频率计算单元，用于根据时间间隔计算得到频率值。

作为一种锁模状态监控装置的另一实施例，参照图8，锁模状态判断模块100还包括：

脉冲放大单元140，用于放大来自光电转换单元110的电压脉冲信号，并发送放大后的电压脉冲信号。

本实施例通过脉冲放大单元140将光电转换得到的微弱电压脉冲信号进行放大，使电压脉冲信号容易被检测到，避免漏检，影响锁模状态判断结果的准确性。但对电压脉冲信号进行放大同时，也放大了电压脉冲信号中的干扰信号，为了避免将干扰信号当做电压脉冲信号进行计数或检测，造成频率值计算出现较大误差，导致后续锁模状态判断出现误判，锁模状态判断模块100还包括：

脉冲过滤单元150，用于过滤来自脉冲放大单元140的电压脉冲信号，并将过滤后的电压脉冲信号发送给频率检测单元120。这样，对电压脉冲信号过滤后，过滤掉干扰信号，对电压脉冲信号实现整形，保证检测的电压脉冲信号为有效的电压脉冲信号，进一步提高频率值计算结果的准确性，从而提高锁模的可靠性。

在本实施例中，参照图9，本实施例的锁模模块300包括：

调节信号发送单元310，用于根据来自锁模状态判断模块100的频率值发送电流调节信号；其中，所述频率值大于标准频率发送第一信号，所述频率值小于标准频率发送第二信号，所述标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率；

电流处理单元320，用于根据电流调整信号对激光器的工作电流进行调整，并在工作电流调整后调用锁模状态判断模块100进行锁模状态判断；其中，为所述第一信号，按照第一步进幅值缩减所述工作电流，为所述第二信号按照第二步进幅值增加所述工作电流。

本实施例提供的锁模模块根据激光脉冲频率与标准频率大小关系发送不同电流调节信号，实现工作电流的调整，解决因电流漂移带来的失锁问题，锁模流程简单，锁模速度快。

在本申请另一实施例中，锁模状态判断模块100根据频率值判断锁模状态，判断逻辑配置为：

判断频率值是否在第一阈值范围内；

如果频率值在所述第一阈值范围内，判断第一数量是否达到第一预设阈值，如果达到第一预设阈值，判断锁模状态为锁模成功；其中，第一数量为频率值连续在第一阈值范围内的次数；

如果频率值不在第一阈值范围内，判断第二数量是否达到第二预设阈值，如果达到第二预设阈值，判断锁模状态为锁模失败；其中，第二数量为频率值连续不在第一阈值范围内的次数。

本实施例利用第一预设阈值或第二预设阈值实现频率值连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，保证在锁模状态稳定时才输出锁模状态判断结果，进一步提高锁模状态判断结果的可靠性。

在本申请另一实施例中，锁模状态判断模块100根据频率值判断锁模状态，判断逻辑配置还可以为：

判断频率值是否在第一阈值范围内；

如果频率值在第一阈值范围内，判断第一标识符是否为成功准备状态，如果为成功准备状态，判断锁模状态为锁模成功；其中，频率值在第一阈值范围内，第一标识符设为成功准备状态；

如果频率值不在第一阈值范围内，判断第一标识符是否为失败准备状态，如果为失败准备状态，判断锁模状态为锁模失败；其中，频率值不在第一阈值范围内，第一标识符设为失败准备状态。

本实施例利用第一标识符实现对频率值连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，每次进行频率值是否连续多次在或不在第一阈值范围内的判断，最多重复获取两次频率值，却能够确保频率值至少连续两次在或不在第一阈值范围内，在保证锁模状态判定结果可靠性的前提下，进一步提高锁模状态判断速度，从而提高锁模速度。

另外，本申请实施例还公开一种激光器，包括本申请实施例提供的锁模状态监控装置；锁模状态监控装置的光电转换单元可以从激光器的种子光源获取脉冲激光，也可以从激光器的输出端口获取脉冲激光。

本实施例提供的激光器在进行锁模状态判断时，利用脉冲激光的频率值与标准频率是否相同判断锁模状态，并通过多次获取脉冲激光的频率值，判断脉冲激光的频率值与标准频率是否连续多次相同，保证在激光器处于稳定的锁模状态时，才进行锁模状态为锁模成功检测或锁模失败的判断，避免因判断过程中其它步骤出现偶然性误差，造成断锁模状态错判，有效提高锁模状态结果可靠性，从而提高锁模状态监控效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (14)

1.一种锁模状态监控方法，其特征在于，包括：

锁模状态为锁模成功，执行锁模状态判断流程；

锁模状态为锁模失败，执行锁模流程；其中，所述锁模流程包括调节工作电流，然后执行锁模状态判断流程；

所述锁模状态判断流程包括根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态；其中，所述脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

所述频率值在第一阈值范围内、且连续多次在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模成功；

所述频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模失败。

2.根据权利要求1所述的锁模状态监控方法，其特征在于，所述锁模流程包括：

根据所述频率值发送电流调节信号；其中，所述频率值大于标准频率发送第一信号，所述频率值小于标准频率发送第二信号，所述标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率；

根据所述电流调整信号对激光器的工作电流进行调整；其中，为所述第一信号，按照第一步进幅值缩减所述工作电流，为所述第二信号按照第二步进幅值增加所述工作电流；

执行锁模状态判断流程。

3.根据权利要求1所述的的锁模状态监控方法，其特征在于，所述锁模状态判断流程包括：

将所述脉冲激光转换为电压脉冲信号；

获取所述电压脉冲信号的频率值，以所述电压脉冲信号的频率值作为所述脉冲激光的频率值；

根据所述频率值判断锁模状态。

4.根据权利要求3所述的锁模状态监控方法，其特征在于，所述获取所述电压脉冲信号的频率值包括：

检测相邻两个所述电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；

根据时间间隔计算得到所述电压脉冲信号的频率值。

5.根据权利要求3或4所述的锁模状态监控方法，其特征在于，在所述获取所述电压脉冲信号的频率值之前，还包括：

放大所述电压脉冲信号；

过滤放大后的所述电压脉冲信号。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的锁模状态监控方法，其特征在于，所述根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

判断所述频率值是否在所述第一阈值范围内；

如果所述频率值在所述第一阈值范围内，判断第一数量是否达到第一预设阈值，如果达到所述第一预设阈值，判断所述锁模状态为锁模成功；其中，所述第一数量为所述频率值连续在所述第一阈值范围内的次数；

如果所述频率值不在所述第一阈值范围内，判断第二数量是否达到第二预设阈值，如果达到所述第二预设阈值，判断所述锁模状态为锁模失败；其中，所述第二数量为所述频率值连续不在所述第一阈值范围内的次数。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的锁模状态监控方法，其特征在于，所述根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑为：

判断所述频率值是否在第一阈值范围内；

如果所述频率值在所述第一阈值范围内，判断第一标识符是否为成功准备状态，如果为成功准备状态，判断所述锁模状态为锁模成功；其中，所述频率值在所述第一阈值范围内，所述第一标识符设为成功准备状态；

如果所述频率值不在所述第一阈值范围内，判断第一标识符是否为失败准备状态，如果为失败准备状态，判断所述锁模状态为锁模失败；其中，所述频率值不在所述第一阈值范围内，所述第一标识符设为失败准备状态。

8.根据权利要求1所述的锁模状态监控方法，其特征在于，所述锁模流程，在调节工作电流之前，还包括：

获取当前的工作电流；

根据当前的所述工作电流查找失锁记录表，查找到与当前的所述工作电流最接近的失锁电流所在的条目；其中，所述失锁记录表包括多个条目，每个条目包括失锁电流和锁模电流，所述失锁电流为锁模失败时的工作电流，锁模电流为锁模失败后再次锁模成功时的工作电流；

获取所述条目的所述锁模电流，并将所述工作电流改为所述锁模电流。

9.一种锁模状态监控装置，其特征在于，包括：

锁模状态判断模块，用于根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态，并在锁模失败时发送脉冲激光的频率值；其中，所述脉冲激光采集于激光器输出端口或者所述激光器的种子光源，根据脉冲激光的频率值判断所述锁模状态的判断逻辑配置为：

所述频率值在第一阈值范围内、且连续多次在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模成功；

所述频率值不在第一阈值范围内，且连续多次不在所述第一阈值范围内，判断所述锁模状态为锁模失败；

锁模状态监控模块，用于在锁模状态为锁模成功时，调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断：

锁模模块，用于在锁模状态为锁模失败时，接收来自所述锁模状态判断模块的所述频率值，执行锁模流程；其中，所述锁模流程包括根据所述频率值调节工作电流，然后调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断。

10.根据权利要求9所述的锁模状态监控装置，其特征在于，所述锁模状态判断模块包括：

光电转换单元，用于将输入的脉冲激光转换为电压脉冲信号；

频率检测单元，用于获取所述电压脉冲信号的频率值；

锁模状态判断单元，用于根据所述频率值判断锁模状态。

11.根据权利要求10所述的锁模状态监控装置，其特征在于，频率检测单元包括：

检测单元，用于检测相邻两个所述电压脉冲信号上升沿间的时间间隔；

第一频率计算单元，用于根据所述时间间隔计算得到所述频率值。

12.根据权利要求10或11所述的锁模状态监控装置，其特征在于，所述锁模状态判断模块还包括：

脉冲放大单元，用于放大来自所述光电转换单元的所述电压脉冲信号；

脉冲过滤单元，用于过滤来自所述脉冲放大单元的所述电压脉冲信号，并将过滤后的所述电压脉冲信号发送给所述频率检测单元。

13.根据权利要求9所述的锁模状态监控装置，其特征在于，所述锁模模块包括：

调节信号发送单元，用于根据来自所述锁模状态判断模块的所述频率值发送电流调节信号；其中，所述频率值大于标准频率发送第一信号，所述频率值小于标准频率发送第二信号，所述标准频率为锁模成功时输出脉冲激光的频率；

电流处理单元，用于根据所述电流调整信号对激光器的工作电流进行调整，并在工作电流调整后调用所述锁模状态判断模块进行锁模状态判断；其中，为所述第一信号，按照第一步进幅值缩减所述工作电流，为所述第二信号按照第二步进幅值增加所述工作电流。

14.一种激光器，其特征在于，包括如权利要求9至13中任意一项所述的锁模状态监控装置。

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