超快激光器是当今光电子技术领域最前沿、最活跃的研究方向之一，也是超快光学系统研究的基础和出发点。物理、化学、生物、信息科学等领域都将超短脉冲作为基本工具。锁模是产生超短脉冲的主要手段，实现方式有主动锁模、被动锁模以及混合锁模。其中，基于非线性偏振演化（NPE）的被动锁模因其简单的结构和优异的脉冲性能备受学术界的亲睐，通过调节激光腔内的偏振控制器即可实现锁模。但是，手动调节偏振控制器实现锁模耗时较长且重复性差，一旦环境扰动极易失锁且难以恢复，限制了其工业应用。
针对这一困扰业界多年的难题，义理林教授带领团队进行了长达五年的技术攻关，提出并实现了基于拟人算法（HLA）的智能锁模激光器（Optica [6(3): 362, 2019]），文章发表当月在Optica所有论文中下载量排名第一。
HLA从人为调节锁模状态的过程中受到启发，旨在将人的逻辑与机器的速度、精度和准确度相结合。受益于人高效直观的逻辑，HLA有着很低的算法复杂度，更加符合锁模应用场景中实时性这一要求。
在最快的测试中，开机自动锁模仅需0.22 s，失锁恢复则仅需14.8 ms，均大幅刷新了之前的记录。通过提取不同状态的特征来建立不同的鉴别标准，基于HLA的智能锁模激光器还可以自动锁定到谐波锁模、调Q及调Q锁模等多种状态，且可根据需求在多种状态之间来回切换。
锁模状态鉴别不需使用传统方法中涉及的示波器和光谱仪等昂贵仪器，采用低速ADC/DAC结合FPGA控制电路即可实现，因此该智能锁模激光器可设计为便携式模块，大大降低成本，可满足工业应用的需求。
本工作受国家自然科学基金项目（61575122）资助。
参考链接：
https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_30/december_2019/features/optics_in_2019/
https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_30/december_2019/extras/human-like_algorithm_for_passive_mlfl/
