激光线宽确定方法、装置及计算机设备

本申请涉及线宽测量，特别是涉及一种激光线宽确定方法、装置及计算机设备。

背景技术：

1、窄线宽单频激光在光学原子钟、相干通信、精密测量、引力波探测、低噪声微波产生等领域具有极其重要的应用。在这些应用中，激光线宽是决定测量范围和测量精度的重要因素之一。因此，对激光的线宽进行准确测量具有有重要意义。

2、现有的延时自外差干涉法中，在延时光纤远小于待测激光相干时间时，得到的外差干涉谱也能用于激光线宽的测量。然而，由于外差干涉谱中存在的相干包络会导致极值的估计不准，同时，测量的外差干涉谱中可能会有较大噪声，从而导致线宽估计准确度较低。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种有效减小激光线宽测量误差的激光线宽确定方法、装置和计算机设备。

2、第一方面，本申请提供了一种激光线宽确定方法。所述方法包括：

3、基于预设外差干涉策略，获取初始干涉频谱信息；

4、根据所述初始干涉频谱信息和预设移频频率对所述初始干涉频谱信息进行修正，确定目标干涉频谱信息；所述目标干涉频谱信息中目标干涉频谱为正余弦形式；

5、根据预设数据提取策略，在所述目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息；

6、根据所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，确定所述待测激光的线宽信息。

7、在其中一个实施例中，所述根据所述初始干涉频谱信息和预设移频频率对所述初始干涉频谱信息进行修正，确定目标干涉频谱信息，包括：

8、将所述初始干涉频谱信息中各频点的频率和所述预设移频频率差值的平方，作为目标修正因子；

9、根据所述目标修正因子和所述初始干涉频谱信息，确定候选干涉频谱信息；

10、基于预设筛选策略，在所述候选干涉频谱信息中，筛选出所述目标干涉频谱信息。

11、在其中一个实施例中，所述基于预设筛选策略，在所述候选干涉频谱信息中，筛选出所述目标干涉频谱信息，包括：

12、将与所述预设移频频率的差值大于目标频率阈值的频率范围对应的候选干涉频谱信息，作为所述目标干涉频谱信息。

13、在其中一个实施例中，所述根据预设数据提取策略，在所述目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息，包括：

14、基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

15、在其中一个实施例中，所述基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，包括：

16、基于预设扩展卡尔曼滤波策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

17、在其中一个实施例中，所述基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，包括:

18、基于预设无迹卡尔曼滤波策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

19、在其中一个实施例中，所述激光线宽确定方法还包括：

20、所述初始干涉频谱信息包括延时时间和激光相干时间，所述延时时间远小于所述激光相干时间。

21、第二方面，本申请还提供了一种激光线宽确定装置。所述装置包括：

22、获取模块，用于基于预设外差干涉策略，获取初始干涉频谱信息；

23、目标频谱信息确定模块，用于根据所述初始干涉频谱信息和预设移频频率对所述初始干涉频谱信息进行修正，确定目标干涉频谱信息；所述目标干涉频谱信息中目标干涉频谱为正余弦形式；

24、参数提取模块，用于根据预设数据提取策略，在所述目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息；

25、线宽信息确定模块，用于根据所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，确定所述待测激光的线宽信息。

26、在其中一个实施例中，所述目标频谱信息确定模块，具体用于：

27、将所述初始干涉频谱信息中各频点的频率和所述预设移频频率差值的平方，作为目标修正因子；

28、根据所述目标修正因子和所述初始干涉频谱信息，确定候选干涉频谱信息；

29、基于预设筛选策略，在所述候选干涉频谱信息中，筛选出所述目标干涉频谱信息。

30、在其中一个实施例中，所述目标频谱信息确定模块，具体用于：

31、将与所述预设移频频率的差值大于目标频率阈值的频率范围对应的候选干涉频谱信息，作为所述目标干涉频谱信息。

32、在其中一个实施例中，所述参数提取模块，具体用于：

33、基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

34、在其中一个实施例中，所述参数提取模块，具体用于：

35、基于预设扩展卡尔曼滤波策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

36、在其中一个实施例中，所述参数提取模块，具体用于：

37、基于预设无迹卡尔曼滤波策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息。

38、在其中一个实施例中，所述初始干涉频谱信息包括延时时间和激光相干时间，所述延时时间远小于所述激光相干时间。

39、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述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上述第一方面所述的步骤

40、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述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上述第一方面所述的步骤。

41、本申请提供一种激光线宽确定方法、装置和计算机设备，该方法中，通过根据待测激光的初始干涉频谱信息和预设移频频率对初始干涉频谱信息进行修正，得到修正后的正余弦形式的目标干涉频谱信息，并进一步基于预设数据提取策略，在目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息进行激光线宽的确定。该方法中，由于基于修正策略获得的目标干涉频谱信息为正余弦形式，所以，在进行激光线宽测量的过程中已经消除相干包络的影响，无需额外的校正因子。终端可以通过修正后的外差干涉谱的峰值与谷值，直接进行激光线宽的计算，本申请提供的方法不仅能降低测量噪声带来激光线宽测量的较大误差，而且可以利用单个外差干涉谱获得成百上千个线宽估计值，从而给出线宽的均值与方差。

技术特征：

1.一种激光线宽确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述根据所述初始干涉频谱信息和预设移频频率对所述初始干涉频谱信息进行修正，确定目标干涉频谱信息，包括：

3.根据权利要求2所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述基于预设筛选策略，在所述候选干涉频谱信息中，筛选出所述目标干涉频谱信息，包括：

4.根据权利要求1所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述根据预设数据提取策略，在所述目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息，包括：

5.根据权利要求4所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，包括：

6.根据权利要求4所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述基于预设贝叶斯参数提取策略，根据所述目标干涉频谱信息确定所述频谱峰值信息和所述频谱谷值信息，包括:

7.根据权利要求1所述的激光线宽确定方法，其特征在于，所述初始干涉频谱信息包括延时时间和激光相干时间，所述延时时间远小于所述激光相干时间。

8.一种激光线宽确定装置，其特征在于，所述装置包括：

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中任一项所述的方法的步骤。

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。

技术总结
本申请涉及一种激光线宽确定方法、装置和计算机设备。所述方法包括：通过根据初始干涉频谱信息和预设移频频率对初始干涉频谱信息进行修正，得到修正后的正余弦形式的目标干涉频谱信息，并进一步基于预设数据提取策略，在目标干涉频谱信息中提取频谱峰值信息和频谱谷值信息进行激光线宽的确定。该方法中，由于基于修正策略获得的目标干涉频谱信息为正余弦形式，所以，在进行激光线宽测量的过程中已经消除相干包络的影响，无需额外的校正因子，提高激光线宽确定的准确性。

技术研发人员：李宇航,柳强,王在渊,何舒扬,高鸣津
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15