用于皮秒种子锁模稳定检测的脉冲重频测量方法

来源：系统工程与电子技术杂志2025年第3期北京时间：

作者：张振国, 马腾, 庄铭今, 李明山, 孟冬冬, 樊仲维

单位：1. 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094；2. 中国科学院大学, 北京 100049

摘要：针对皮秒激光器种子源锁模稳定性监测难题, 设计一套基于可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)的激光脉冲重复频率数字测量系统。该系统利用FPGA中的锁相环(phase locked loop, PLL)产生多路相移高频标准时钟信号, 对输入光脉冲信号产生的时间门进行计数测量, 同时采用限幅滤波和算数平均滤波的处理方法得到更为精确稳定的频率测量值, 以增强系统的抗干扰能力。该系统对80 MHz待测信号进行测量, 理论测量精度可以达到31.7 Hz, 相对精度可以达到3.96×10-7。根据实验测试结果, 实际精度约为18 Hz, 相对精度为2.25×10-7, 系统设计满足精度要求。结果表明, 该系统能够精准感知MHz级皮秒种子激光脉冲重复频率变化, 为进一步判断与控制锁模稳定提供基础, 同时也对其他工业测频装置设计有参考价值。

关键词：皮秒锁模激光器,脉冲重复频率,可编程门阵列,等精度周期测量,滤波处理