一种脉冲激光并行多通道信息系统及应用

1.本发明属于激光技术领域，特别是涉及一种脉冲激光并行多通道信息系统及应用。


背景技术：

2.脉冲激光信息系统利用对激光脉冲进行时间与幅度的调制，可以实现信息分发、信息传输与存储。
3.为了提高脉冲激光信息系统的速率，需要提高脉冲激光的速率。也可以采用多个脉冲激光器作为光源构成多脉冲激光器的并行多通道信息系统。脉冲激光并行多通道信息系统，每个脉冲激光通道都可以对激光脉冲进行处理，可以以激光脉冲实现的信息分发、信息传输与信息存储。并且，每个激光脉冲通道的激光脉冲信息既可以相同，也可以不同。
4.多个激光器作为光源的多脉冲激光器并行多通道信息系统的各个激光器之间需要时间同步控制才能实现多通道的并行处理，并且激光器越多，系统就越复杂。同时，多个激光器还会增加脉冲激光信息系统的成本。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.基于多个激光器作为光源的多脉冲激光器并行通道信息系统，为了实现各个通道的并行处理，各个激光器之间需要同步，并且激光器越多，系统就越复杂、庞大。同时，多个激光器还会增加脉冲激光并行多通道信息系统的成本，本发明提供了一种脉冲激光并行多通道信息系统及应用。
7.2.技术方案
8.为了达到上述的目的，本发明提供了一种脉冲激光并行多通道信息系统，包括依次排列的信息数据处理控制单元、脉冲激光器、分束单元和若干处理通道，所述处理通道包括调制器；所述信息数据处理控制单元用于接受信息数据和辅助数据，所述信息数据处理控制单元与所述脉冲激光器交换信息，所述信息数据处理控制单元控制所述脉冲激光器发出重复频率激光脉冲，所述激光脉冲的重复频率由所述脉冲激光器确定并传给信息数据处理单元用于各个处理通道的时间同步控制，所述信息数据处理控制单元将所有的信息数据分组，分别产生各个处理通道的信息，并用所述分组信息数据驱动控制所述调制器，所述分束单元将所述脉冲激光器发出的激光脉冲分为若干光路光束，并使得所述光路光束进入所述处理通道，若干所述处理通道对所述光路光束进行并行处理后出射。
9.可选地，所述处理通道内包括脉冲激光预处理器、调制器、放大器、光谱滤波器、偏振控制器、脉冲整形器、束分束器、光束合束器、光束环路器、光束单向器、隔离器、非线性光学激光波长变换器、光束整形器、导光器或者出射光学镜头。
10.可选地，所述光路为偏振光路、非偏振光路或者部分偏振和非偏振的混合偏振光路。
11.可选地，所述调制器对所述处理通道内的激光脉冲的调制为幅度调制、时间延时调制、选通零位调制、波形调制或者偏振调制。
12.可选地，所述处理通道为两个或者两个以上。
13.本发明还提供一种脉冲激光并行多通道信息系统的应用，将所述的脉冲激光多通道并行信息系统用于光纤通讯、空间光通讯、光盘信息存储或者激光制导。
14.可选地，所述脉冲激光并行多通道信息系统由分离的光电子与光学器件及其光路所构成，或者由光纤光电子与光学器件及其光纤光路所构成，或者由分离光电子光学器件及其光路与光纤光电子与光学器件及其光纤光路的混合而成。
15.可选地，所述光盘信息存储为在光盘表面写入信息或者在光盘内部写入信息，在所述光盘表面写入单层信息或者在所述光盘内部写入多层信息。
16.可选地，在所述光纤通讯或者空间光通讯中不同所述处理通道传输相同信息，则能够利用处理通道的冗余性，达到降低信息传输误码率的目的；或者不同所述处理通道传输不同信息，则能够利用多个处理通道的并行传输特点，提高信息传输速率。
17.可选地，在所述光盘信息存储中能够将信息数据以数据块的形式分配到不同所述处理通道，各个所述处理通道信息不同，以脉冲激光并行多通道写入的方式能够实现高速率的信息写入。
18.3.有益效果
19.与现有技术相比，本发明提供的脉冲激光并行多通道信息系统及应用的有益效果在于：
20.本发明提供的脉冲激光并行多通道信息系统，多个处理通道内的激光脉冲由共同的一台脉冲激光器所产生，并且所述的各个处理通道的时间同步控制由脉冲激光器的激光脉冲重复频率信息通过信息数据处理控制单元而实现。
21.本发明降低了多个激光器作为光源的多脉冲激光器并行通道信息系统的多通道的时间同步控制的技术复杂性，并且使信息系统更加简单、轻便，并且还降低了信息系统成本。
附图说明
22.图1是本发明的脉冲激光并行多通道信息系统整体组件示意图；
23.图2是本发明的脉冲激光并行多通道信息系统第二整体组件示意图。
具体实施方式
24.在下文中，将参考附图对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
25.参见图1～2，本发明提供一种脉冲激光并行多通道信息系统，包括依次排列的信息数据处理控制单元、脉冲激光器、分束单元和若干处理通道，所述处理通道包括但不限于调制器等单元。
26.所述信息数据处理控制单元用于接受信息数据和辅助数据，所述信息数据处理控
制单元与所述脉冲激光器交换信息，所述信息数据处理控制单元控制所述脉冲激光器发出重复频率激光脉冲，所述的激光脉冲的重复频率是由激光器所确定并传给信息数据处理控制单元用于各个处理通道的时间同步控制，所述信息数据处理控制单元将信息数据分组，分别产生各个处理通道的信息，并用所述信息驱动控制所述调制器，所述分束单元将所述脉冲激光器发出的激光脉冲分为若干光路光束，并使得所述光路光束进入所述处理通道，在若干所述处理通道内完成对所述光路光束的处理后并行出射。
27.进一步地，所述处理通道内包括脉冲激光预处理器、调制器、激光放大器、光谱滤波器、偏振控制器、脉冲整形器、束分束器、光束合束器、光束环路器、光束单向器、隔离器、非线性光学激光波长变换器、光束整形器、导光器或者出射光学镜头。
28.这里的处理通道内，调制器为必需之外，其他器件单元根据具体需求进行选择和排列，当然，也可根据需要重复选择。
29.进一步地，所述光路为偏振光路、非偏振光路或者部分偏振和非偏振的混合偏振光路。
30.进一步地，所述调制器对激光脉冲的调制为幅度调制、时间延时调制、选通零位调制、波形调制或者偏振调制。
31.进一步地，所述处理通道为两个或者两个以上，所述的通道为激光脉冲处理通道，所述脉冲激光器为产生激光脉冲的光源。
32.本发明还提供一种脉冲激光并行多通道信息系统的应用，将所述的脉冲激光并行多通道信息系统用于光纤通讯、空间光通讯、光盘信息存储或者激光制导。
33.进一步地，所述脉冲激光并行多通道信息系统由分离的光电子与光学器件及其光路所构成，或者由光纤光电子与光学器件及其光纤光路所构成，或者由分离光电子光学器件及其光路与光纤光电子与光学器件及其光纤光路的混合而成。
34.进一步地，所述光盘信息存储为在光盘表面写入信息或者在光盘内部写入信息，在所述光盘表面写入单层信息或者在所述光盘内部写入多层信息。
35.进一步地，在所述光纤通讯或者空间光通讯中不同所述处理通道传输相同信息，则能够利用处理通道的冗余性，达到降低信息传输误码率的目的；或者不同所述处理通道传输不同信息，则能够利用多处理通道的并行传输特点，提高信息传输速率。
36.进一步地，在所述光盘信息存储中能够将信息数据以数据块的形式分配到不同所述处理通道，各个所述处理通道所处理的信息不同，以多脉冲激光并行通道写入的方式能够实现高速率的信息写入。
37.所述的共同的激光器与信息数据处理控制单元交换数据并产生重复频率的激光脉冲，通过光束分束器可分为两个及两个以上的处理通道光束，所述各个激光脉冲处理通道内的激光脉冲分别在信息数据处理控制单元的控制下，经过各自的调制器形成被信息调制的激光脉冲，所述的激光脉冲可以但不限于经过放大、光谱滤波、偏振控制、脉冲整形和光束整形后进入出射光学子系统并从处理通道出射。这样，就以同一台激光器实现了脉冲激光并行多通道的信息系统。
38.实施例一
39.本发明所述的脉冲激光并行多通道信息系统的实施例一，是脉冲激光并行双通道信息发射系统。如图1所示，包括：信息数据处理控制单元1，nd:yvo4脉冲激光器2，光束分束
单元3，第一处理通道41、第二处理通道42，第一激光预处理器51、第二激光预处理器52，第一调制器61、第二调制器62，第一脉冲激光主放大器71、第二脉冲激光主放大器72，第一光束变换与导引器81、第二光束变换与导引器82，第一发射光学镜头91、第二发射光学镜头92。
40.信息数据处理控制单元1接受信息数据和辅助数据、与nd:yvo4脉冲激光器2交换信息并控制nd:yvo4脉冲激光器2发出波长为1064nm的重复频率激光脉冲，信息数据处理控制单元1获取nd:yvo4脉冲激光器的激光脉冲重复频率信息用于各个处理通道的时间同步控制并将所有的信息数据分组、分别产生各个激光脉冲处理通道的信息并驱动控制第一调制器61和第二调制器62。
41.nd:yvo4脉冲激光器2产生激光脉冲的重复频率是由所述nd:yvo4脉冲激光器2自主所产生的。
42.分束单元3将nd:yvo4脉冲激光器2的重复频率激光脉冲分为两个光路光束的激光脉冲并使各路激光脉冲分别进入第一激光脉冲处理通道41和第二激光脉冲处理通道42，分别经过第一激光预处理器51进行预处理和第二激光预处理器52进行预处理，所述的预处理的作用包括但不限于功率放大、光谱滤波、脉冲时间整形、光束偏振处理、非线性效应处理，光束变换与输出耦合等等。
43.所述的经过预处理的两个激光脉冲处理通道内的激光脉冲，分别经过第一调制器61的调制和第二调制器62的调制。所述的两个调制器的调制信息是由信息数据处理控制单元1所发出的。
44.经过所述的两个激光脉冲处理通道调制单元后被调制的激光脉冲分别进入第一脉冲激光主放大器71和第二脉冲激光主放大器72，进行包括但不限于功率放大、光谱滤波等作用后，分别进入第一光束变换导引器81和第二光束变换导引器82，经过包括但不限于激光波长变换、光束整形准直、折射、反射和光束导引等作用后，分别经过第一发射光学镜头91和第二发射镜头92从两个处理通道出射。
45.这样就以一台脉冲激光器作为光源实现了脉冲激光信息系统的双通道并行发射，形成了脉冲激光并行双通道并行信息系统。。
46.实施例二
47.本发明中光盘脉冲激光并行多通道写入系统的实施例二如图2所示，是通过光纤而实现的光盘存储脉冲激光并行双通道写入系统，在两个处理通道内的脉冲激光经过预放大、脉冲展宽、调制、主放大、脉冲压缩、倍频而成为满足要求的短波长的高能量、窄脉冲、高峰值功率的激光脉冲，在以双通道并行写入实现高速率写入的同时还可以获得更小的信息斑点，既提高了写入速率又提高了光盘写入的信息密度。
48.包括：信息数据处理控制单元21，光纤激光器22，光纤分束器23，第一写入处理通道241、第二写入处理通道242，第一光纤激光预放大器251、第二光纤激光预放大器252，第一调制器261、第二调制器261，第一激光脉冲展宽器271、第二激光脉冲展宽器272，第一光纤激光主放大器281、第二光纤激光主放大器282，第一激光脉冲压缩器281、第二激光脉冲压缩器281，第一激光倍频器291和第二激光倍频器292，第一写入聚焦镜2101、第二写入聚焦镜2102，光盘盘片信息读出单元212。
49.信息数据处理控制单元21接受所需写入的信息数据、与读出单元212交换并处理
信息，与光盘驱动电机交换信息并控制光盘的转动，与光纤激光器22交换信息并控制光纤激光器22稳定运转产生重复频的激光脉冲，并且获取光纤激光器的重复频率信息用于各个处理通道的时间同步控制。所述的光纤激光器是采用yb激活光纤产生波长约为1030nm重复频率的激光脉冲，并将重复频率信息传给信息数据处理控制单元21。
50.所述的光纤激光器22产生激光脉冲的重复频率是由所述光纤激光器自主所产生的。
51.所述波长为1030nm重复频率的脉冲激光被光纤分束器23分束而分别写入第一处理通道221和第二写入处理通道222，所述的进入写入激光脉冲处理通道的能量被衰减的激光脉冲，分别经过第一光纤激光预放大器251、第二光纤激光预放大器252放大之后发生激光脉冲能量的增加。所述经过光纤激光预放大器的能量增加的激光脉冲，然后分别经过第一调制器261和第二调制器262根据各自的写入信息发生激光脉冲的时间调制和脉冲幅度调制。所述第一调制器261和第二调制器262调制的各自的写入信息是由信息数据处理单元21产生并予以控制。
52.为了避免较高峰值功率脉冲激光对后续光学元件、部件产生的损伤，因此，采用第一激光脉冲展宽器271、第二激光脉冲展宽器272对所述的经过调制器的激光脉冲进行脉冲展宽，从而降低激光脉冲的峰值功率而保持脉冲激光的能量基本不变。
53.采用第一光纤激光主放大器281和第二光纤激光主放大器282对所述经过激光脉冲展宽器后的激光脉冲进行放大，使脉冲激光的脉冲能量增加而达到写入信息所要求的激光脉冲能量。在两个写入激光脉冲处理通道内的所述的经过各自光纤激光主放大器放大并达到写入信息激光脉冲能量要求的激光脉冲从所述的各自光纤激光主放大器输出，进入第一脉冲压缩器291和第二脉冲压缩器292被脉冲压窄并基本保持激光脉冲的能量不变而成为高能量、窄脉冲的高峰值功率激光脉冲。所述高能量、窄脉冲的高峰值功率激光脉冲的激光波长是1030nm，与光纤激光器22的波长相同。所述的波长为1030nm的高能量、窄脉冲的高峰值功率激光脉冲经过各自的第一激光倍频器2101和第二激光倍频器2102而发生倍频，使其激光波长成为515nm，并经过各自的第一写入聚焦镜2111和第二写入聚焦镜2112在光盘表面或内部形成所需要的较小的信息斑点，从而以一台光纤激光器光源而实现了并行双通道脉冲激光的高速高密度光盘信息写入，形成了光盘存储脉冲激光并行双通道写入系统
54.尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的或范围所包含的全部修改。