CN116154600A - 基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置 - Google Patents

基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置。其中所述方法包括：建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；对于输入基频光的当前功率，通过特征曲线确定其对应的第一晶体温度；在第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率；选取输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于输入基频光的当前功率的第二晶体温度；基于当前功率所对应的第二晶体温度，对倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将倍频晶体温度控制在第二晶体温度。本发明有效实现了倍频晶体温度的主动跟随补偿，提高了控制精度，增强了系统的稳定性。

Description

基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置
技术领域
本发明涉及激光倍频技术领域，具体地，涉及基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置。
背景技术
激光倍频技术是将激光向短波长变换的主要技术手段之一，它是利用光学介质在强辐射场下的非线性光学效应产生新的频率，以拓宽激光波长的范围。目前激光倍频技术不仅能够应用于量子光学、激光光谱学以及非线性光学的研究领域，用来实验制备不同波长的激光；并且激光倍频已达到实用化的程度，有商品化的器件和装置，具有非常广泛的应用。
在倍频过程中，倍频晶体的非临界相位角往往是对应某一特定的温度，外界环境温度的变化会影响倍频晶体的最佳相位匹配条件，从而导致倍频效率下降，严重制约激光器系统保持高效、稳定的输出。现有技术中，有提出在激光脉冲发射之前，通过晶体角度主动跟随温度变化来补偿由于温度的改变引起的倍频效率变化(具体详见赵润昌,李平,李海,张军伟,耿远超,李志军,粟敬钦.晶体角度跟随三倍频效率控制技术.强激光与粒子束,2014,26(10):204-207)。
但在实际使用过程中，一方面，晶体的倍频效率对角度特别敏感，因此对于角度的调节精度具有非常高的要求，且角度调节装置的引入也给激光系统增加了自由度，影响系统的稳定性；另一方面，需要调节不同的激光功率来满足不同场景的应用需求，这样一来激光内腔功率的调节使得晶体对输入基频光和倍频光的吸收热量发生了变化，从而引起晶体内部温度的变化。因此，在倍频过程中，需增加温度主动补偿来平衡内腔功率带来的影响。
发明内容
本发明提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置，在倍频晶体的非通光位置设有不少于三个温度监控点，便于更加准确地检测晶体的实际温度并实时反馈进行温度补偿，通过建立输入基频光与晶体温度的函数关系并拟合特征曲线。当激光功率变化时，对于某一特征点的温度补偿方法为：首先根据输入基频光功率与第一晶体温度的特征曲线初步确认第一晶体温度T，然后在T±ΔT范围内以0.005～0.02℃的调节精度调节晶体温度并记录对应的输出倍频光功率P，直到完成T±ΔT范围内所有温度点晶体温度与输出倍频光功率的测量，通过计算得到T±ΔT范围内最大输出倍频光功率Pmax所对应的第二晶体温度T0，温度补偿装置下达指令至温控装置将倍频晶体温度控制在第二晶体温度T0，实现倍频系统在激光功率动态变化过程中的温度主动跟随补偿。当外界环境温度的变化引起输入基频光功率或输出倍频光功率变化时亦可通过上述方法实现温度的主动跟随补偿，进一步提高了该装置的环境适应性。
第一方面，本发明提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
第二方面，本发明还提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录温控装置对应的上限控制参数；
将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数，测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
第三方面，本发明还提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温控装置、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元用于检测并记录不同所述倍频晶体温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
第四方面，本发明还提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温度区间设定单元、温控装置、控制参数调节单元、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元用于确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录所述温控装置对应的上限控制参数，将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
所述控制参数调节单元用于使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
所述功率检测记录单元用于检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置还用于测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
本发明提供的基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置：第一，本发明通过建立倍频晶体温度与倍频光信号的关系函数，实现了倍频系统中温度的主动跟随补偿，提高了倍频晶体温度控制精度，增强了系统的稳定性；第二，本发明在倍频晶体温度主动跟随补偿机制中，可满足激光器工作在不同功率下倍频晶体温度的主动跟随补偿需求，激光系统在功率切换过程中能够快速达到稳态，实现了倍频系统的精确动态控制；第三，本发明提供的一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置，可满足不同环境温度下的工作需求，提高了该装置的环境适应性；第四，本发明采用多点测量晶体温度的方式，是考虑到晶体温度分布的不均匀性引起的倍频效率不均，采用多点测量取温度均值可以提高温度测量的精度；第五，考虑到确定第二晶体温度的过程中，对温度的调节均为对温控装置的间接调节，为了进一步节省确定第二晶体温度的时间，本发明还可以直接调节温控装置的控制参数找出最大输出倍频光功率以确定精确控制参数，最终测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法流程图；
图2是图1实施例中步骤S101的具体方法流程图；
图3是本发明实施例提供的倍频晶体温度与输出倍频光功率的函数关系图；
图4是本发明实施例提供的输入基频光功率与第一晶体温度的函数关系图；
图5是本发明实施例提供的另一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法流程图；
图6是本发明实施例提供的控制参数与输出倍频光功率的函数关系图；
图7是本发明实施例提供的一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置示意图；
图9是图7或图8实施例中基频光发生器的内部结构示意图；
图10是图7或图8实施例中温控装置的内部结构示意图；
图11是图7或图8实施例中功率检测记录单元的内部结构示意图；
图12是图8实施例中控制参数调节单元的内部结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
发明概述
如前所述，本发明提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法及其装置，实现了倍频过程中温度的主动跟随补偿，提高了倍频晶体温度控制精度，增强了系统的稳定性；可满足在不同功率下倍频晶体温度的主动跟随补偿需求，激光系统在功率切换过程中能够快速达到稳态，实现了倍频系统的精确动态控制。
示例性方法
图1是本发明实施例提供的一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法流程图。
激光倍频是利用非线性晶体，即倍频晶体在强激光作用下的二次非线性效应，使频率为ω的激光通过倍频晶体后变为频率为2ω的输出倍频光；或二次谐波振荡，如将1.06微米的激光通过倍频晶体，变成0.532微米的绿光。倍频技术扩大了激光的波段。一般把入射的激光称为输入基频光，经过倍频后，从倍频晶体中输出的激光称为输出倍频光。例如，上述频率为ω的激光和1.06微米的激光为输入基频光；频率为2ω的激光和0.532微米的激光为输出倍频光。
一定功率的输入基频光在固定倍频晶体中经过倍频后，在不同的倍频晶体温度和/或角度下，产生的输出倍频光功率不同，即倍频晶体温度和角度会影响输出倍频光功率。为了始终保持较高输出倍频光功率的高效、稳定输出，本发明采用先确定不同功率的输入基频光在确定入射角度的某种倍频晶体所对应粗略最佳晶体温度，当给定输入基频光的当前功率时，进一步在当前功率对应的粗略最佳晶体温度上下的一定温度区间内确定精确最佳晶体温度，基于所述精确最佳晶体温度，对倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将倍频晶体温度控制在精确最佳晶体温度。在当前功率发生变化时，在对应的粗略最佳晶体温度附近，即小范围内及时精确寻找其对应的精确最佳晶体温度。
图1所示的实施例包括以下步骤：
S101：建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线。
其中，第一晶体温度即为粗略最佳温度，即在此温度下，该功率的输入基频光在经过倍频晶体后，可以获得比同一条件下其他温度更大的输出倍频光功率。所述同一条件为同一种倍频晶体，同一角度。
倍频晶体，是一种用于倍频效应的一类非线性光学晶体。一般地，所述倍频晶体为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
即此步骤为先确定不同功率的输入基频光在某种倍频晶体的对应第一晶体温度，然后建立输入基频光功率与第一晶体温度之间的函数关系，最后拟合成该倍频晶体对应的特征曲线。
因此，对于不同的倍频晶体，其对应的特征曲线不同，当倍频晶体更换后，需要重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
具体地，如图2所示，获得倍频晶体对应的特征曲线的步骤S101还包括以下步骤：
S201：向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光。
优选地，将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心，准直聚焦在倍频晶体的中心，可以获得最佳的输出效果。
S202：在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度，记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率。
所述倍频晶体规定的工作温度范围，即倍频晶体性能稳定，可以产生输出倍频光的温度范围，例如，倍频晶体A在-30℃～50℃范围内性能稳定，则其规定的工作温度范围为-30℃～50℃。
其中，所述粗略温差间隔为0.5～2℃，优选地，粗略温差间隔为1℃。例如，假设倍频晶体规定的工作温度范围-30℃～50℃，从-30℃开始测量输出倍频光功率，每隔1℃调节倍频晶体温度，接着依次测量并记录-29℃下的输出倍频光功率，-28℃、-27℃……49℃、50℃的输出倍频光功率。
优选地，为了获得精准的温度和输出倍频光功率的对应关系，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
优选地，采用加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机调节所述倍频晶体温度。
优选地，对所述倍频晶体的多个非通光点测量温度，获得多个温度，并对其取平均值，作为所述倍频晶体温度。例如，在倍频晶体的非通光位置设有不少于三个温度监控点，便于更加准确地检测晶体的实际温度并实时反馈到温度补偿装置中。由于输入基频光照射会导致倍频晶体的通光位置的温度较高，因此温度监控点设置在非通光位置，有助于获得更真实的倍频晶体温度。例如，可以在晶体表面贴附热耦检测晶体表面的温度，也可以通过远红外热像仪检测晶体表面的温度。在测量获得多个温度监控点的温度后进行求平均以获得更加准确的晶体温度。
其中，对输出倍频光功率的检测和记录，优选地，可以利用分光镜将经过所述倍频晶体后输出倍频光信号按一定比例分出；将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号；测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
例如，利用分光镜将输出倍频光信号按1％的强度分出一束；将分出后的光信号进行滤除与衰减，去除杂信号，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号，测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率，按照分光比例及滤除效率计算得到实际的输出倍频光功率。
S203：选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度。
需要说明的是，下述所述的当前功率均为输入基频光的当前功率。
图3示出了82W输入基频光的倍频晶体温度与输出倍频光功率的函数关系图，其中横坐标为倍频晶体温度，纵坐标为输出倍频光功率，由图可知，82W输入基频光在不同倍频晶体温度时，对应的输出倍频光功率不同，以1℃的粗略温差间隔得出一系列倍频晶体温度与输出倍频光功率中，如其中219℃对应的点130、220℃对应的点110、221℃对应的点140，粗略调节倍频晶体温度，测量得到当倍频晶体温度为220℃，即点110时，对应最大输出倍频光功率42.9W，则220℃为82W输入基频光的第一晶体温度(即，能获得较大输出倍频光功率的粗略最佳晶体温度)。
S204：以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度。
例如，依次向倍频晶体中输入功率为72W、76W、80W、84W、88W的输入基频光，通过步骤S202和S203，分别获得这5个输入基频光功率对应的第一晶体温度。
S205：根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
具体地，根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度，基于曲线拟合软件，建立函数关系，拟合出如图4所示的特征曲线，其中横坐标为输入基频光功率，纵坐标为第一晶体温度。
拟合就是把平面上一系列的点，用一条光滑的曲线连接起来。因为这条曲线有无数种可能，从而有各种拟合方法。拟合的曲线一般可以用函数表示，根据这个函数的不同有不同的拟合名字。
常用的拟合方法有如最小二乘曲线拟合法等，在MATLAB中也可以用polyfit来拟合多项式。拟合以及插值还有逼近是数值分析的三大基础工具，通俗意义上它们的区别在于：拟合是已知点列，从整体上靠近它们；插值是已知点列并且完全经过点列；逼近是已知曲线，或者点列，通过逼近使得构造的函数无限靠近它们。
S102：对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度。
例如，当前功率为82W，从如图4所示的特征曲线中可以读出即为点110，进一步确定其对应纵坐标所示的第一晶体温度为220℃。
当激光倍频装置正在进行工作时，输入基频光的当前功率进行变化后，即可简单快速地从特征曲线上实时读出当前功率对应的第一晶体温度，即粗略最佳晶体温度，而不需要再进行上述一系列的测量记录。
S103：在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率。
具体地，基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，设定所述第一晶体温度上下的一定温度区间。第一晶体温度上下的一定温度区间一般上下浮动1℃。例如，假设倍频晶体规定的工作温度范围-30℃～50℃，则第一晶体温度上下的一定温度区间不能超出-30℃～50℃；此时第一晶体温度为25℃，则第一晶体温度上下的一定温度区间为24℃～26℃。
其中，所述精确温差间隔为0.005～0.02℃，优选地，所述精确温差间隔为0.01℃。
S104：选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度。
例如，假设当前功率为50W对应的第一晶体温度为25℃，第一晶体温度上下的一定温度区间为24℃～26℃，则将第一晶体温度从24℃以0.01℃为间隔，依次调节到26℃，检测并记录24℃、24.01℃、24.02℃……25.98℃、25.99℃和30℃这200个第一晶体温度对应的输出倍频光功率，选取其中最大值25W对应的24.78℃作为第二晶体温度。
又例如，从图4中可以得出当前功率为82W对应的第一晶体温度为220℃，如图3所示，取ΔT为1℃，则220℃±1℃的温度区间为219℃～221℃，以0.01℃为间隔，从219℃依次调节到221℃，并检测输出倍频光功率，得出最大输出倍频光功率为43W，其对应的倍频晶体温度为220.45℃(图3中点120)，即第二晶体温度为220.45℃。
S105：基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
不论因为何种因素影响所述倍频晶体温度变化，所述倍频晶体温度都会被实时主动跟随补偿到第二晶体温度，以确保在当前倍频晶体以及当前角度条件下，产生最大的输出倍频光功率。例如，当所述倍频晶体的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
当所述输入基频光的当前功率发生变化时，先直接从特征曲线上实时读出当前功率对应的第一晶体温度，然后重新执行步骤S102～S105即可，即在更精确的小范围内(第一晶体温度上下的一定温度区间内)，采用更小的温度间隔(精确温差间隔)确定第二晶体温度。本发明的实施方式的好处在于无需在装置工作时，耗费时间在大范围内寻找第二晶体温度，而是预先确定好不同输入基频光功率对应的第一晶体温度，直接在小范围确定第二晶体温度，大大节省了第二晶体温度的确定时间，提高了倍频晶体温度控制精度，增强了系统的稳定性；同时在输入基频光功率变化时，以最短时间得出第二晶体温度以满足不同输入基频光功率下倍频晶体温度的主动跟随补偿需求，激光系统在功率切换过程中能够快速达到稳态，实现了倍频系统的精确动态控制；基于第二晶体温度，即精确最佳晶体温度实时主动跟随补偿倍频晶体温度，可满足不同环境温度下的工作需求，提高了该装置的环境适应性。
图5是本发明实施例提供的另一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法流程图。
此实施例与图1中的实施例不同之处在于对第二晶体温度的确定，考虑到确定第二晶体温度的过程中，均为通过直接调节温控装置的控制参数并检测晶体温度的变化来间接调节倍频晶体温度，可能需要多个反馈循环周期才能使倍频晶体温度稳定在预定的数值，因此每次调节时间较长。由于在短时间内环境温度相对稳定的情况下，温控装置的控制参数与倍频晶体温度之间在小范围内呈现线性关系，因此通过调节温控装置的控制参数可以间接推算出对应的倍频晶体温度。为了进一步节省确定第二晶体温度的时间，此实施例采用直接调节控制参数找出最大输出倍频光功率以确定精确控制参数，最终测量在所述精确控制参数下所测量的对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度，具体见步骤S503～S507。该实施例不需要精确检测和控制倍频晶体温度在各个温度间隔的具体数值以及检测对应输出倍频光功率，而只需要记录每个控制参数对应的输出倍频光功率即可。
其中，步骤S501、S502和S508与图1示出的实施例中的步骤S101、S102和S105对应相同。
此实施例包括以下步骤：
S501：建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
S502：对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
S503：确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
S504：将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录温控装置对应的上限控制参数；
S505：将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
S506：使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率；
S507：选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数，测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
S508：基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
例如，从图4所示的特征曲线上读出当前功率为82W对应的第一晶体温度为220℃，采用加热炉调节所述倍频晶体温度，所述控制参数为电流。选取第一晶体温度220℃为中心的一定温度区间为219℃～221℃，上限温度为221℃和下限温度为219℃；如图6所示，将所述倍频晶体控制在所述下限温度219℃时，记录温控装置对应的下限控制参数为2.19A；将所述倍频晶体控制在所述上限温度221℃时，记录所述温控装置对应的上限控制参数为2.21A；使得所述加热炉的电流，从所述下限控制参数2.19A连续变化到所述上限控制参数2.21A，同时检测并记录输出倍频光功率；选取所述输出倍频光功率的最大值43W所对应的电流2.204A作为精确控制参数，即图中点120，测量在所述精确控制参数2.204A下所对应的所述倍频晶体温度220.45℃作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；基于所述输入基频光的当前功率82W所对应的第二晶体温度220.45℃，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度220.45℃。在主动跟随补偿过程中需要实时测量倍频晶体温度并调节控制参数使得倍频晶体温度不受外界环境的影响。
此外，除了像上述例子中采用将温控装置的控制参数从下限控制参数连续变化到上限控制参数，以确定精确控制参数，还可以通过先将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为多个区间。优选地，将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为100～200个区间，如将下限控制参数2A和上限控制参数4A之间的间隔均分为200个区间，使得所述温控装置的控制参数按所述区间的间隔点2A、2.01A、2.02A……4.99A、4A从所述下限控制参数2A依次变化到所述上限控制参数4A，同时测量输出倍频光功率。
还可以采用例如二分法或者遍历法等其他求局部极值的方法快速确定最大输出倍频光功率对应的控制参数。
优选地，每次所述控制参数的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
具体地，当采用加热炉调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流或加热丝的电阻；当采用半导体温控器调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流；当采用热泵或压缩制冷机调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为热泵或压缩制冷机工作和停机信号的占空比，也可以是控制其工作功率。
优选地，基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度。
当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新执行步骤S502～S508。
除上述技术特征与图1所示实施例不同，图1所示实施例的其他技术特征此实施例也均对应相同。
示例性装置
相应地，本发明实施例还提供了一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置。图7是本发明实施例提供的基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置100示意图，其中直线表示信号传递，虚线表示光束传递，箭头表示传递方向，如图7所示，本实施例提供的装置100包括：
基频光发生器109、倍频晶体101、特征曲线获取单元102、特征曲线读取单元103、温控装置104、功率检测记录单元105、温度补偿装置106和温度区间设定单元107；其中：
所述基频光发生器109用于产生输入到所述倍频晶体101的输入基频光；
所述倍频晶体101是一种用于倍频效应的一类非线性光学晶体。一般地，倍频晶体101为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
所述特征曲线获取单元102用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线。所述特征曲线可以用函数的方式存储在存储器中，也可以基于检测出点利用插值的方式推算出检测点之间的其他数值并存储在存储器中。
拟合就是把平面上一系列的点，用一条光滑的曲线连接起来。因为这条曲线有无数种可能，从而有各种拟合方法。拟合的曲线一般可以用函数表示，根据这个函数的不同有不同的拟合名字。
常用的拟合方法有如最小二乘曲线拟合法等，在MATLAB中也可以用polyfit来拟合多项式。拟合以及插值还有逼近是数值分析的三大基础工具，通俗意义上它们的区别在于：拟合是已知点列，从整体上靠近它们；插值是已知点列并且完全经过点列；逼近是已知曲线，或者点列，通过逼近使得构造的函数无限靠近它们。
对于不同的倍频晶体，其对应的特征曲线不同，所述特征曲线获取单元102还用于对于不同的倍频晶体101，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
具体地，所述特征曲线获取单元102包括特征曲线拟合模块。
所述基频光发生器109用于向所述倍频晶体101中输入一定功率的输入基频光，如图9所示，所述基频光发生器109包括用于发出基频光的激光器以及准直聚焦镜1121，其用于将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体101的中心，准直聚焦镜1121的基材一般为熔融石英材料，镜片有平凸透镜和月牙透镜，镜片设计可以采用单片式、多片式或者非球面。采用基频光发生器109将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心，准直聚焦在倍频晶体的中心，可以获得最佳的输出效果。
所述温控装置104用于在所述倍频晶体101规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体101的温度，优选地，温控装置104为加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机，所述粗略温差间隔为0.5～2℃。
具体地，温度区间设定单元107用于基于所述倍频晶体101规定的工作温度范围，设定所述第一晶体温度上下的一定温度区间。所述倍频晶体规定的工作温度范围，即倍频晶体性能稳定，可以产生输出倍频光的温度范围，例如，倍频晶体A在-30℃～50℃范围内性能稳定，则其规定的工作温度范围为-30℃～50℃。
其中，所述粗略温差间隔为0.5～2℃，优选地，粗略温差间隔为1℃。例如，假设倍频晶体101规定的工作温度范围-30℃～50℃，功率检测记录单元105从-30℃开始测量输出倍频光功率，温控装置104每隔1℃调节倍频晶体温度，接着功率检测记录单元105依次测量并记录-29℃下的输出倍频光功率，-28℃、-27℃……49℃、50℃的输出倍频光功率。
优选地，为了获得精准的温度和输出倍频光功率的对应关系，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
如图10所示，所述温控装置104包括多个温度测量模块124以及平均模块114；其中
为了避免激光对温度测量模块124的影响，所述多个温度测量模块124分别贴合于所述倍频晶体101的多个非通光部分的表面，用于测量倍频晶体101的温度；
所述平均模块114将所述多个温度测量模块获得的多个温度取平均值，以获得更加准确的温度作为所述倍频晶体101的温度。
例如，在倍频晶体101的非通光位置设有不少于三个温度监控点，便于更加准确地检测晶体的实际温度并实时反馈到温度补偿装置106中。由于输入基频光照射会导致倍频晶体的通光位置的温度较高，因此温度监控点设置在非通光位置，有助于获得更真实的倍频晶体温度。例如，可以在晶体表面贴附热耦检测晶体表面的温度，也可以通过远红外热像仪检测晶体表面的温度。在测量获得多个温度监控点的温度后平均模块114进行求平均以获得更加准确的晶体温度。
所述功率检测记录单元105用于记录不同温度下的倍频晶体101的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度。
图3示出了功率为82W输入基频光的倍频晶体温度与输出倍频光功率的函数关系图，其中横坐标为倍频晶体温度，纵坐标为输出倍频光功率，由图可知，功率为82W输入基频光在不同倍频晶体温度时，对应的输出倍频光功率不同，以1℃的粗略温差间隔得出一系列倍频晶体温度与输出倍频光功率中，如其中219℃对应的点130、220℃对应的点110、221℃对应的点140，温控装置104粗略调节倍频晶体温度，测量得到当倍频晶体温度为220℃，即点110时，对应最大输出倍频光功率42.9W，则220℃为82W输入基频光的第一晶体温度(即，能获得较大输出倍频光功率的粗略最佳晶体温度)。
如图11所示，所述功率检测记录单元105包括：分光镜1321、滤波与衰减装置1322和探测器1323；其中：
所述分光镜1321用于将经过所述倍频晶体101后输出倍频光信号按一定比例分出，分束镜是一种镀膜玻璃。在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束，一般分为立方体型和平面型。
所述滤波与衰减装置1322用于将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号。
所述探测器1323用于测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
例如，利用分光镜1321将输出倍频光信号按1％的强度分出一束；滤波与衰减装置1322将分出后的光信号进行滤除与衰减，去除杂信号，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号，探测器1323测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率，按照分光比例及滤除效率计算得到实际的输出倍频光功率。
所述基频光发生器109还用于以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体101中输入不同功率的所述输入基频光，所述温控装置104和所述功率检测记录单元105获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度。
所述特征曲线拟合模块用于根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
所述特征曲线读取单元103用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度。
例如，当前功率为82W，特征曲线读取单元103从如图4所示的特征曲线中可以读出即为点110，进一步确定其对应纵坐标所示的第一晶体温度为220℃。
当装置100正在进行工作时，当前输入基频光功率进行变化后，即可简单快速地从特征曲线上实时读出当前功率对应的第一晶体温度，即粗略最佳晶体温度，而不需要再进行上述一系列的测量记录。
所述温控装置104还用于测量所述倍频晶体温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体101的温度。所述精确温差间隔为0.005～0.02℃。
所述功率检测记录单元105用于检测并记录不同所述倍频晶体101的温度下的所述倍频晶体101的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度。
例如，假设当前功率为50W，特征曲线读取单元103从特征曲线上读取出当前功率50W对应的第一晶体温度为25℃，第一晶体温度上下的一定温度区间为24℃～26℃，则温控装置104将第一晶体温度从24℃以0.01℃为间隔，依次调节到26℃，功率检测记录单元105检测并记录24℃、24.01℃、24.02℃……25.98℃、25.99℃和30℃这200个第一晶体温度对应的输出倍频光功率，选取其中最大值25W对应的24.78℃作为第二晶体温度。
又例如，特征曲线读取单元103从图4中可以得出当前功率为82W对应的第一晶体温度为220℃，如图3所示，取ΔT为1℃，则220℃±1℃的温度区间为219℃～221℃，以0.01℃为间隔，温控装置104从219℃依次调节到221℃，功率检测记录单元105检测输出倍频光功率，得出最大输出倍频光功率为43W，其对应的倍频晶体温度为220.45℃(图3中点120)，即第二晶体温度为220.45℃。
所述温度补偿装置106用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体101温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体101温度控制在所述第二晶体温度。
不论因为何种因素影响所述倍频晶体温度变化，所述倍频晶体温度都会被温度补偿装置106实时主动跟随补偿到第二晶体温度，以确保在当前倍频晶体以及当前角度条件下，产生最大的输出倍频光功率。例如，所述温度补偿装置106还用于当所述倍频晶体101的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体101温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体101温度控制在所述第二晶体温度。
所述装置100还包括触发单元108，其用于当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新触发如下操作：
所述特征曲线读取单元103对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温控装置104测量所述倍频晶体101的温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体101的温度；
所述功率检测记录单元105检测并记录不同所述倍频晶体101的温度下的所述倍频晶体101的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；以及
所述温度补偿装置106基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体101温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体101温度控制在所述第二晶体温度。
当所述输入基频光的当前功率发生变化时，特征曲线读取单元103先直接从特征曲线上实时读出当前功率对应的第一晶体温度，然后启动触发单元108，即在更精确的小范围内(第一晶体温度上下的一定温度区间内)，采用更小的温度间隔(精确温差间隔)确定第二晶体温度。本装置的好处在于无需在装置工作时，耗费时间在大范围内寻找第二晶体温度，而是预先确定好不同输入基频光功率对应的第一晶体温度，直接在小范围确定第二晶体温度，大大节省了第二晶体温度的确定时间，提高了倍频晶体温度控制精度，增强了系统的稳定性；同时在输入基频光功率变化时，以最短时间得出第二晶体温度以满足不同输入基频光功率下倍频晶体温度的主动跟随补偿需求，激光系统在功率切换过程中能够快速达到稳态，实现了倍频系统的精确动态控制；基于第二晶体温度，即精确最佳晶体温度实时主动跟随补偿倍频晶体温度，可满足不同环境温度下的工作需求，提高了该装置的环境适应性。
本发明实施例还提供了另一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置。图8是本发明实施例提供的基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置200示意图，其中直线表示信号传递，虚线表示光束传递，箭头表示传递方向。
此装置200与图7中的装置100不同之处在于对第二晶体温度的确定，考虑到确定第二晶体温度的过程中，均为通过直接调节温控装置104的控制参数并检测晶体温度的变化来间接调节倍频晶体温度，可能需要多个反馈循环周期才能使倍频晶体温度稳定在预定的数值，因此每次调节时间较长。由于在短时间内环境温度相对稳定的情况下，温控装置104的控制参数与倍频晶体温度之间在小范围内呈现线性关系，因此通过控制参数调节单元202调节温控装置104的控制参数可以间接推算出对应的倍频晶体温度。为了进一步节省确定第二晶体温度的时间，此装置200采用控制参数调节单元202直接调节控制参数找出最大输出倍频光功率以确定精确控制参数，最后温控装置104测量在所述精确控制参数下所测量的对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度。该装置200不需要温控装置104精确检测和控制倍频晶体101温度在各个温度间隔的具体数值以及功率检测记录单元105检测对应倍频晶体温度的输出倍频光功率，而只需要功率检测记录单元105检测每个控制参数对应的输出倍频光功率即可。
如图8所示，本实施例提供的装置200包括：基频光发生器109、倍频晶体101、特征曲线获取单元102、特征曲线读取单元103、温度区间设定单元107、温控装置104、控制参数调节单元202、功率检测记录单元105和温度补偿装置106；其中：
所述基频光发生器109用于产生输入到所述倍频晶体101的输入基频光。
所述倍频晶体101是一种用于倍频效应的一类非线性光学晶体。一般地，倍频晶体101为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
所述特征曲线获取单元102用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线获取单元102还用于对于不同的倍频晶体101，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
具体地，所述特征曲线获取单元102包括：特征曲线拟合模块。所述基频光发生器109用于向所述倍频晶体101中输入一定功率的输入基频光，如图9所示，所述基频光发生器109包括用于发出基频光的激光器以及准直聚焦镜1121，其用于将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体101的中心，准直聚焦镜1121的基材一般为熔融石英材料，镜片有平凸透镜和月牙透镜，镜片设计可以采用单片式、多片式或者非球面。
所述温控装置104用于在所述倍频晶体101规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体101的温度，温控装置104为加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机，所述粗略温差间隔为0.5～2℃。
所述功率检测记录单元105用于记录不同温度下的倍频晶体101的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
如图11所示，所述功率检测记录单元105包括：分光镜1321、滤波与衰减装置1322和探测器1323；其中：
所述分光镜1321用于将经过所述倍频晶体101后输出倍频光信号按一定比例分出，分束镜是一种镀膜玻璃。在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束，一般分为立方体型和平面型。
所述滤波与衰减装置1322用于将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号。
所述探测器1323用于测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
所述基频光发生器109还用于以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体101中输入不同功率的所述输入基频光，所述温控装置104和所述功率检测记录单元105获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度。
所述特征曲线拟合模块用于根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
所述特征曲线读取单元103用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元107用于确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
具体地，所述温度区间设定单元107用于基于所述倍频晶体101规定的工作温度范围，确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度。
所述温控装置104用于测量所述倍频晶体温度并将所述倍频晶体101控制在所述上限温度时，记录所述温控装置104对应的上限控制参数，将所述倍频晶体101控制在所述下限温度时，记录所述温控装置104对应的下限控制参数。
所述温控装置104为加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机；其中当采用加热炉调节所述倍频晶体101的温度时，所述控制参数为电流或电阻；当采用半导体温控器调节所述倍频晶体101的温度时，所述控制参数为电流；当采用热泵或压缩制冷机调节所述倍频晶体101的温度时，所述控制参数为占空比，也可以是控制其工作功率。
如图10所示，所述温控装置104包括多个温度测量模块124以及平均模块114；其中
所述多个温度测量模块124分别贴合于所述倍频晶体101的多个非通光部分的表面，用于测量倍频晶体101的温度；
所述平均模块114将所述多个温度测量模块获得的多个温度取平均值，作为所述倍频晶体101的温度。
所述控制参数调节单元202用于使得所述温控装置104的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
具体地，如图12所示，所述控制参数调节单元202包括区间划分模块212和间隔调节模块222；其中
所述区间划分模块212用于将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为多个区间，优选地，将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为100～200个区间；
所述间隔调节模块222用于使得所述温控装置104的控制参数按所述区间的间隔点从所述下限控制参数依次变化到所述上限控制参数，同时由功率检测记录单元105测量输出倍频光功率。例如，区间划分模块212将下限控制参数2A和上限控制参数4A之间的间隔均分为200个区间，使得所述温控装置的控制参数按所述区间的间隔点2A、2.01A、2.02A……4.99A、4A从所述下限控制参数2A依次变化到所述上限控制参数4A，同时功率检测记录单元105测量输出倍频光功率。
如图12所示，所述控制参数调节单元202包括连续调节模块232，其用于使得所述温控装置104的控制参数从所述下限控制参数连续变化到所述上限控制参数，同时测量输出倍频光功率。
所述功率检测记录单元105用于检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置104还用于测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体101的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置106用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体101温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体101温度控制在所述第二晶体温度。
所述温度补偿装置106还用于当所述倍频晶体101的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体101温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体101温度控制在所述第二晶体温度。
例如，特征曲线读取单元103从特征曲线上读出当前功率为82W对应的第一晶体温度为220℃，采用加热炉调节所述倍频晶体101的温度，所述控制参数为电流。温度区间设定单元107选取第一晶体温度220℃为中心的一定温度区间为219℃～221℃，上限温度为221℃和下限温度为219℃；如图6所示，将所述倍频晶体101控制在所述下限温度219℃时，记录温控装置104对应的下限控制参数为2.19A；将所述倍频晶体101控制在所述上限温度221℃时，记录所述温控装置104对应的上限控制参数为2.21A；连续调节模块232使得所述加热炉的电流，从所述下限控制参数2.19A连续变化到所述上限控制参数2.21A，同时功率检测记录单元105检测并记录输出倍频光功率，选取所述输出倍频光功率的最大值43W所对应的电流2.204A作为精确控制参数，即图中点120，温控装置104测量在所述精确控制参数2.204A下所对应的所述倍频晶体温度220.45℃作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；基于所述输入基频光的当前功率82W所对应的第二晶体温度220.45℃，温度补偿装置106对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度220.45℃。在主动跟随补偿过程中需要实时测量倍频晶体101温度并调节控制参数使得倍频晶体101温度不受外界环境的影响。
所述装置200还包括触发单元108，其用于当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新触发如下操作：
所述特征曲线读取单元103对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元107确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
所述温控装置104测量所述倍频晶体温度并将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录所述温控装置对应的上限控制参数，将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
所述控制参数调节单元202使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
所述功率检测记录单元105检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置104测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；以及
所述温度补偿装置106基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
此外，尽管在上文详细描述中提及了基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置的若干单元、模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
本发明提供了：
1、一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
2、根据第1项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线的步骤具体包括：
向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光；
在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度，记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度；
以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度；
根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
3、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
4、根据第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述粗略温差间隔为0.5～2℃；
所述精确温差间隔为0.005～0.02℃。
5、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，采用加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机调节所述倍频晶体温度。
6、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，设定所述第一晶体温度上下的一定温度区间。
7、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
对于不同的倍频晶体，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
8、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述倍频晶体为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
9、根据第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光的步骤具体为：将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心。
10、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用分光镜将经过所述倍频晶体后输出倍频光信号按一定比例分出；
将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号；
测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
11、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述倍频晶体的多个非通光点测量温度，获得多个温度，并对其取平均值，作为所述倍频晶体温度。
12、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述倍频晶体的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
13、根据第1项或第2项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新执行如下步骤：
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
14、一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录温控装置对应的上限控制参数；
将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数，测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
15、根据第14项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率步骤具体包括：
将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为多个区间；
使得所述温控装置的控制参数按所述区间的间隔点从所述下限控制参数依次变化到所述上限控制参数，同时测量输出倍频光功率。
16、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线的步骤具体包括：
向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光；
在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度，记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度；
以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度；
根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
17、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，每次所述控制参数的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
18、根据第16项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述粗略温差间隔为0.5～2℃；
将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为100～200个区间。
19、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于：
当采用加热炉调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流或电阻；
当采用半导体温控器调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流；
当采用热泵或压缩制冷机调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为占空比。
20、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度。
21、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
对于不同的倍频晶体，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
22、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述倍频晶体为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
23、根据第16项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述向倍频晶体中输入一定功率的输入基频光的步骤具体为：将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心。
24、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用分光镜将经过所述倍频晶体后输出倍频光信号按一定比例分出；
将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号；
测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
25、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述倍频晶体的多个非通光点测量温度，获得多个温度，并对其取平均值，作为所述倍频晶体温度。
26、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述倍频晶体的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
27、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新执行如下步骤：
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录温控装置对应的上限控制参数；
将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数，测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
28、根据第14项或第15项所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率步骤具体包括：
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数连续变化到所述上限控制参数，同时测量输出倍频光功率。
29、一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温控装置、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元用于检测并记录不同所述倍频晶体温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
30、根据第29项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述特征曲线获取单元包括特征曲线拟合模块；
所述基频光发生器向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光；
所述温控装置还用于在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元还用于记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度；
所述基频光发生器还用于以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，所述温控装置和所述功率检测记录单元获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度；
所述特征曲线拟合模块用于根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
31、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
32、根据第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述粗略温差间隔为0.5～2℃；
所述精确温差间隔为0.005～0.02℃。
33、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温控装置为加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机。
34、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述装置还包括：温度区间设定单元，其用于基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，设定所述第一晶体温度上下的一定温度区间。
35、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述特征曲线获取单元还用于对于不同的倍频晶体，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
36、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述倍频晶体为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
37、根据第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述基频光发生器包括准直聚焦镜，其用于将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心。
38、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述功率检测记录单元包括：分光镜、滤波与衰减装置和探测器；其中
所述分光镜用于将经过所述倍频晶体后输出倍频光信号按一定比例分出；
所述滤波与衰减装置用于将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号；
所述探测器用于测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
39、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温控装置包括多个温度测量模块以及平均模块；其中
所述多个温度测量模块分别贴合于所述倍频晶体的多个非通光部分的表面，用于测量倍频晶体温度；
所述平均模块将所述多个温度测量模块获得的多个温度取平均值，作为所述倍频晶体温度。
40、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温度补偿装置还用于当所述倍频晶体的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
41、根据第29项或第30项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述装置还包括触发单元，其用于当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新触发：
所述特征曲线读取单元对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温控装置测量所述倍频晶体温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元检测并记录不同所述倍频晶体温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；以及
所述温度补偿装置基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
42、一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温度区间设定单元、温控装置、控制参数调节单元、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元用于确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录所述温控装置对应的上限控制参数，将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
所述控制参数调节单元用于使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
所述功率检测记录单元用于检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置还用于测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
43、根据第42项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述控制参数调节单元包括区间划分模块和间隔调节模块；其中
所述区间划分模块用于将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为多个区间；
所述间隔调节模块用于使得所述温控装置的控制参数按所述区间的间隔点从所述下限控制参数依次变化到所述上限控制参数，同时测量输出倍频光功率。
44、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述特征曲线获取单元包括特征曲线拟合模块；
所述基频光发生器用于向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光；
所述温控装置还用于在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元还用于记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度；
所述基频光发生器还用于以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，所述温控装置和所述功率检测记录单元获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度；
所述特征曲线拟合模块用于根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
45、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，每次所述控制参数的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
46、根据第44项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述粗略温差间隔为0.5～2℃；
将所述上限控制参数和所述下限控制参数之间的间隔均分为100～200个区间。
47、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温控装置为加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机；其中
当采用加热炉调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流或电阻；
当采用半导体温控器调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为电流；
当采用热泵或压缩制冷机调节所述倍频晶体温度时，所述控制参数为占空比。
48、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温度区间设定单元用于基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度。
49、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述特征曲线获取单元还用于对于不同的倍频晶体，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
50、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述倍频晶体为LBO、BBO、KDP、DKDP、ADP、DCDA中的一种或多种。
51、根据第44项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述基频光发生器包括准直聚焦镜，其用于将一定功率的输入基频光进行准直聚焦在所述倍频晶体的中心。
52、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述功率检测记录单元包括：分光镜、滤波与衰减装置和探测器；其中
所述分光镜用于将经过所述倍频晶体后输出倍频光信号按一定比例分出；
所述滤波与衰减装置用于将分出后的光信号进行滤除与衰减，获得低功率的纯净光信号，将其作为待检测的倍频光信号；
所述探测器用于测量并记录所述待检测的倍频光信号的功率以获得实际的输出倍频光功率。
53、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温控装置包括多个温度测量模块以及平均模块；其中
所述多个温度测量模块分别贴合于所述倍频晶体的多个非通光部分的表面，用于测量倍频晶体温度；
所述平均模块将所述多个温度测量模块获得的多个温度取平均值，作为所述倍频晶体温度。
54、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述温度补偿装置还用于当所述倍频晶体的外部环境温度变化时，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
55、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述装置还包括触发单元，其用于当所述输入基频光的当前功率发生变化时，重新触发：
所述特征曲线读取单元对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
所述温控装置测量所述倍频晶体温度并将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录所述温控装置对应的上限控制参数，将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
所述控制参数调节单元使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
所述功率检测记录单元检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；以及
所述温度补偿装置基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
56、根据第42项或第43项所述的激光倍频装置，其特征在于，所述控制参数调节单元包括连续调节模块，其用于使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数连续变化到所述上限控制参数，同时测量输出倍频光功率。

Claims (10)

1.一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节倍频晶体温度，检测并记录不同温度下的倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
2.根据权利要求1所述的激光倍频方法，其特征在于，所述建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线的步骤具体包括：
向所述倍频晶体中输入一定功率的输入基频光；
在所述倍频晶体规定的工作温度范围内以粗略温差间隔调节所述倍频晶体温度，记录不同温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第一晶体温度；
以一定的功率间隔依次向所述倍频晶体中输入不同功率的所述输入基频光，获得对应于不同输入基频光功率的第一晶体温度；
根据多个输入基频光功率及其对应的第一晶体温度进行曲线拟合，建立函数关系，得到所述特征曲线。
3.根据权利要求1或2所述的激光倍频方法，其特征在于，每次所述温度的调节和记录、以及所述输出倍频光功率的检测时间不超过1ms。
4.根据权利要求2所述的激光倍频方法，其特征在于，所述粗略温差间隔为0.5～2℃；
所述精确温差间隔为0.005～0.02℃。
5.根据权利要求1或2所述的激光倍频方法，其特征在于，采用加热炉、半导体温控器、热泵或制冷压缩机调节所述倍频晶体温度。
6.根据权利要求1或2所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述倍频晶体规定的工作温度范围，设定所述第一晶体温度上下的一定温度区间。
7.根据权利要求1或2所述的激光倍频方法，其特征在于，所述方法还包括：
对于不同的倍频晶体，重新建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到其对应的特征曲线。
8.一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频方法，其特征在于，所述方法包括：
建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线；
对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录温控装置对应的上限控制参数；
将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数，同时检测并记录输出倍频光功率；
选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数，测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
9.一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温控装置、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并在所述第一晶体温度上下的一定温度区间内以精确温差间隔调节所述倍频晶体温度；
所述功率检测记录单元用于检测并记录不同所述倍频晶体温度下的所述倍频晶体的输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
10.一种基于温度主动跟随补偿的激光倍频装置，其特征在于，所述装置包括：基频光发生器、倍频晶体、特征曲线获取单元、特征曲线读取单元、温度区间设定单元、温控装置、控制参数调节单元、功率检测记录单元和温度补偿装置；其中
所述基频光发生器用于产生输入到所述倍频晶体的输入基频光；
所述特征曲线获取单元用于建立输入基频光功率与其对应的第一晶体温度之间的函数关系，拟合得到特征曲线并存储所述特征曲线；
所述特征曲线读取单元用于对于所述输入基频光的当前功率，通过所述特征曲线确定其对应的第一晶体温度；
所述温度区间设定单元用于确定以所述第一晶体温度为中心的一定温度区间的上限温度和下限温度；
所述温控装置用于测量倍频晶体温度并将所述倍频晶体控制在所述上限温度时，记录所述温控装置对应的上限控制参数，将所述倍频晶体控制在所述下限温度时，记录所述温控装置对应的下限控制参数；
所述控制参数调节单元用于使得所述温控装置的控制参数从所述下限控制参数变化到所述上限控制参数；
所述功率检测记录单元用于检测并记录输出倍频光功率，并选取所述输出倍频光功率的最大值所对应的控制参数作为精确控制参数；
所述温控装置还用于测量在所述精确控制参数下所对应的所述倍频晶体温度作为对应于所述输入基频光的当前功率的第二晶体温度；
所述温度补偿装置用于基于所述输入基频光的当前功率所对应的第二晶体温度，对所述倍频晶体温度进行主动跟随补偿，将所述倍频晶体温度控制在所述第二晶体温度。
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