自动确定激光系统中ppln晶体运行条件的方法、系统及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般涉及激光系统，尤其涉及一种自动确定激光系统中周期性极化的锂铌 酸晶体的操作条件的方法、系统及装置。
【背景技术】
[0002]在激光系统中，如扩展腔面发射激光（ECSEL)系统，通过将周期性极化铌酸锂 (PPLN)晶体的温度设置为一个使来自激光器的光功率输出最大的值，来手动配置最佳的激 光器光功率输出。这是一种固有的低效的过程，因为激光电流和激光二极管温度被确定在 一个运行点，但是在实际应用中，其是随时间变化的。激光运行点的变化改变了 PPLN晶体 的温度，进而改变了激光器的光功率输出，一般偏向于光功率输出更小的方向。其它运行点 必须重复此过程，既耗时又容易出错。
【发明内容】
[0003]一般情况下，本发明是针对包含激光和用于控制装激光输出，例如实现频率加倍 等的周期性极化铌酸锂（PPLN)晶体的激光系统。用温度控制装置来自动调整PPLN晶体的 温度，以调节PPLN晶体的周期数。当PPLN晶体的周期数与激光的波长对准时，激光系统的 输出是最优的。否则，来自激光的能量加热PPLN晶体。因此，如果到控制PPLN晶体的温度 的温度控制装置的功率是固定的，并且导致的温度没有初始优化，则PPLN晶体的温度就可 能飘移，进一步衰减激光系统的输出。因此，此处提供的是一种自动确定激光系统中周期性 极化铌酸锂晶体的运行条件的方法、系统及装置。
[0004]在本发明中，元件可能被描述为"配置以"执行一个或多个功能或"配置用于"这 样的功能。一般，配置成执行或配置成用于执行一功能的原件被配置成执行该功能，或适合 执行该功能，或适于执行该功能，或可操作于执行该功能，或其它能够执行该功能。
[0005] 应当理解，为了说明本发明的目的，"X，Y，Z的至少一个"，以及"X，Y，Z中的一个 或多个"可以解释为仅X，仅Y，仅Z，或X，Y，Z的两个或多个的任意组合(如XYZ，XYY，YZ，ZZ 等)。类似的逻辑可以应用于任何出现"至少一个"以及"一个或多个"语言中的两 个或更多项。
[0006]本发明的一个方面是提供一种方法，包括：在一系统中包括：一激光器；一周期性 极化铌酸锂（PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置 成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度； 以及一计算装置：当所述PPLN晶体接收来自激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改 变所述PPLN晶体的温度；在计算装置中监测所述PPLN晶体的温度和在变化期间所述温度 控制装置的对应功率，用所述温度传感器来监测所述温度控制装置的温度；以及在计算装 置中根据功率与温度的函数确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶 体的运行温度。
[0007] 所述函数可以包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中一次或多 次分离和减去用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend)。
[0008] 根据所述功率与温度的函数来确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件以 及所述PPLN晶体的运行温度包括：从功率与温度函数中一个或多个分离和减少一用于加 热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend)，以产生斜率校正的功率与温度数据；以及 在斜率校正的功率与温度数据的斜率上寻找一个或多个峰值，最大值和拐点，所述温度控 制装置的运行条件以及运行温度对应于一个或多个所述峰值、最大值和拐点。
[0009] 所述函数可包括一sinc2函数。
[0010] 所述方法可进一步包括：当所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述 PPLN晶体的运行温度确定之后，一次或多次将所述所述PPLN晶体运行在所述运行温度下 以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。所述方法还可进一步包括：继续监测所 述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率与温度的函数； 以及当所述函数相对于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度控制装置的运行 条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。所述函数包括一功率与温度 的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加热所述PPLN晶体 的恒定趋势（constant trend)，且预先确定的斜率包括零斜率。
[0011] 改变所述温度包括以下的一个或多个：抖动一给定温度的温度；以及通过给定的 温度范围扫视所述温度。所述方法可进一步包括从以下的一个或多个确定一个或多个所述 给定温度和所述给定的温度的范围：所述PPLN晶体的出厂设置；所述PPLN晶体的先前运 行温度；以及所述温度控制装置的先前运行条件。
[0012] 本发明的另一个方面是提供一种系统，包括：一激光器；一周期性极化铌酸锂 (PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置，配置成用于调节 所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的温度；以及一计算 装置，配置为：当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置 改变PPLN晶体的温度；监测所述PPLN晶体的温度和温度变化期间所述温度控制装置的对 应功率，用所述温度传感器来监测所述PPLN晶体的温度；以及根据功率与温度的函数确定 所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
[0013] 所述函数可包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去 一次或多次的用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend)。
[0014] 所述计算装置进一步被配置成根据所述功率与温度的函数，通过： 从所述功率与温度函数中一次或多次分离和减去用于加热所述PPLN晶体的恒定趋势 (constant trend)，产生斜率校正的功率与温度数据；以及在斜率校正的功率与温度数据 的斜率上寻找一个或多个峰值、最大值和拐点，所述温度控制装置的运行条件以及运行温 度对应于一个或多个所述峰值、最大值和拐点； 来确定所述温度控制装置的一个或多个运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。
[0015] 所述函数可包括一sinc2函数。
[0016] 所述计算装置可进一步被配置成：在确定所述温度控制装置的一个或多个运行条 件和所述PPLN晶体的运行温度之后，一次或多次将所述所述PPLN晶体运行在所述运行温 度下以及将所述温度控制装置运行在所述运行条件下。所述计算装置还可进一步被配置 以：继续监测所述PPLN晶体的温度和所述温度控制装置的对应功率，并继续确定所述功率 与温度的函数；以及当所述函数相对于预先确定的斜率变化时，调节一个或多个所述温度 控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的温度，直至斜率变回预先确定的斜率。所述函数可 包括一功率与温度的斜率校正函数，从功率与温度函数中分离和减去一次或多次的用于加 热所述PPLN晶体的恒定趋势（constant trend)，且预先确定的斜率包括零斜率。
[0017] 所述计算装置可进一步被配置成通过以下的一个或多个改变所述温度：抖动一给 定温度的温度；以及在一给定的温度范围内扫视所述温度。所述计算装置还可进一步被 配置成从以下的一个或多个确定一个或多个所述给定温度和所述给定的温度范围：所述 PPLN晶体的出厂设置；所述PPLN晶体的先前运行温度；以及所述温度控制装置的先前运行 条件。
[0018] 所述系统进一步包括一输出耦合器，其中所述激光器可包括一扩展腔表面发射激 光器，所述PPLN晶体位于所述激光器和所述输出耦合器之间。
[0019] 本发明的再一方面是提供一种计算机程序产品，包括一具有适应于执行一种方法 的可读计算机程序代码的计算机可用媒介，该方法包括：在一系统中包括：一激光器；一周 期性极化铌酸锂（PPLN)晶体，配置成用于接收来自激光器的激光输入；一温度控制装置， 配置成用于调节所述PPLN晶体的温度；一温度传感器，配置成用于监测所述PPLN晶体的 温度：当所述PPLN晶体接收来自所述激光器的激光输入时，用所述温度控制装置改变所述 PPLN晶体的温度；监测所述PPLN晶体的温度和在改变期间所述温度控制装置的对应功率， 所述PPLN晶体的温度用所述温度传感器来监测；以及，根据一功率与温度的函数的斜率来 确定一个或多个所述温度控制装置的运行条件和所述PPLN晶体的运行温度。所述计算机 可用媒介可以包括一非临时性计算机可用媒介。
【附图说明】
[0020] 为了更好地理解本发明中所描述的多种实现，并更清楚地显示其是如何实施的， 现结合附图对本发明的实施方式举例说明： 图1根据非限制性实施例描绘了一自动确定激光系统中的周期性极化PPLN晶体的运 行条件的系统； 图2根据非限制性实施例描绘了 PPLN晶体的加热功率和五个不同ECSEL激光系统的 PPLN晶体的温度曲线； 图3根据非限制性实施方式描绘了图2的移动趋势线的校正曲线； 图4根据非限制性实施例描绘了激光输出功率和图2中的五个不同ECSEL激光系统的 PPLN晶体的温度曲线； 图5根据非限制性实施例描绘了一自动确定激光系统中PPLN晶体的运行条件的方法。【具体实施方式