專利名稱：一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超快強(qiáng)場(chǎng)激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是降噪聲放大系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高功率光纖光梳在高次諧波產(chǎn)生、精密光譜測(cè)量、微納尺度物質(zhì)加工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著雙包層光纖制作工藝和高亮度半導(dǎo)體激光抽運(yùn)技術(shù)的發(fā)展，脈沖激光輸出平均功率已達(dá)到近千瓦，促進(jìn)了高功率光纖光學(xué)頻率梳的發(fā)展。目前實(shí)現(xiàn)高功率光纖光梳載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的方法主要有兩種相位伺服鎖相環(huán)技術(shù)和差頻產(chǎn)生方法。相位伺服鎖相環(huán)技術(shù)易受到反饋帶寬限制，反饋過(guò)程中對(duì)泵浦調(diào)制往往導(dǎo)致功率不穩(wěn)定，破壞振蕩源的鎖模狀態(tài)，影響高功率光梳系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。差頻產(chǎn)生方法的載波包絡(luò)偏移信號(hào)會(huì)受到大量l/f噪聲和其它低頻噪聲的影響，限制了鎖定的精度?！?br> 摻鐿光纖光梳在放大過(guò)程中易受到高階非線性效應(yīng)和高階色散對(duì)脈沖時(shí)空特性的負(fù)面影響，在脈沖強(qiáng)度增強(qiáng)過(guò)程中，高階非線性效應(yīng)和高階色散效應(yīng)會(huì)破壞脈沖的空間和時(shí)間分布特性，致使脈沖形狀發(fā)生嚴(yán)重的畸變和分裂。再則，放大過(guò)程中自發(fā)輻射效應(yīng)不僅降低了放大系統(tǒng)對(duì)泵浦能量的利用效率，同時(shí)還會(huì)對(duì)脈沖引入附加相位噪聲和寄生光譜成分，進(jìn)而嚴(yán)重影響放大器的放大效果。綜上所述，雖然目前已有多種實(shí)現(xiàn)高功率脈沖放大的系統(tǒng)和設(shè)備，但都存在著各種缺陷與不足。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有效抑制高功率放大過(guò)程中熱效應(yīng)、非線性積分、泵浦光強(qiáng)度抖動(dòng)、拉曼散射和自發(fā)放大輻射等效應(yīng)引入的相位噪聲的放大系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為—種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，包括有輸出種子光源的振蕩器，在所述的振蕩器輸出端設(shè)有將種子光源處理后輸出零級(jí)光和壹級(jí)光的聲光頻移器，在所述的聲光頻移器壹級(jí)光的輸出端設(shè)有展寬器，在所述的展寬器輸出端設(shè)有級(jí)聯(lián)放大器，在所述的級(jí)聯(lián)放大器輸出端設(shè)有壓縮器，在所述的壓縮器輸出端設(shè)有一號(hào)分束片，所述一號(hào)分束片的反射光與補(bǔ)償放大系統(tǒng)連通，所述補(bǔ)償放大系統(tǒng)與聲光頻移器連接并為聲光頻移器提供控制信號(hào)。該系統(tǒng)采用前向反饋相位噪聲補(bǔ)償技術(shù)，所述的前向反饋相位噪聲補(bǔ)償技術(shù)是指利用聲光頻移器(AOFS)的相位噪聲補(bǔ)償功能抑制高功率放大過(guò)程中引入的相位噪聲。具體是指，未經(jīng)鎖定的激光振蕩器輸出光經(jīng)過(guò)一個(gè)調(diào)制驅(qū)動(dòng)頻率為fD的聲光頻移器(A0FS)，該頻移器的輸出端將會(huì)出現(xiàn)零級(jí)和壹級(jí)兩路輸出光。其中，零級(jí)光未得到頻移器(AOFS)的移頻，依然保持原有頻率特性；另一路壹級(jí)輸出光的情況則有所不同，根據(jù)聲光晶體移頻原理，該頻移器的壹級(jí)衍射光將會(huì)獲得頻移量_fD。如果此時(shí)將頻移器的驅(qū)動(dòng)頻率置為激光器的載波零頻，即fffo，則壹級(jí)輸出光將會(huì)得到-fo的頻移，此頻移就將抵消入射光含有的fo以及伴隨fo的相位噪聲，所以聲光頻移器(AOFS)的壹級(jí)輸出即為精確的光梳。
所述的補(bǔ)償放大系統(tǒng)包括有與一號(hào)分束片反射光連通的自參考探測(cè)系統(tǒng)，在所述自參考探測(cè)系統(tǒng)輸出端設(shè)有電路濾波放大器，所述的電路濾波放大器輸出端與聲光頻移器連接并為聲光頻移器提供控制信號(hào)。所述的自參考零頻探測(cè)技術(shù)是指利用激光脈沖的高頻成分(2m *fr+f0)與低頻成分的倍頻2 (m*fr+fO)進(jìn)行拍頻，其中m為激光器的縱模個(gè)數(shù)，為正整數(shù)，fO為載波包絡(luò)相位零頻，fr為脈沖的重復(fù)頻率。拍頻信號(hào)的低頻成分fB=2(m · fr+f0)-(2m · fr+f0)=f0,正是激光載波包絡(luò)相位零頻。其中，采用自參考零頻探測(cè)技術(shù)對(duì)放大壓縮后的脈沖進(jìn)行載波包絡(luò)相位(CEP)零頻信號(hào)fO的探測(cè)，并將該信號(hào)反饋給聲光頻移器聲光頻移器(A0FS)。所述的補(bǔ)償放大系統(tǒng)包括有與一號(hào)分束片反射光連通 和與聲光頻移器輸出的零級(jí)光連通的拍頻系統(tǒng)，在所述的拍頻系統(tǒng)輸出端設(shè)有濾波放大器，所述濾波放大器輸出端與聲光頻移器連接并為聲光頻移器提供控制信號(hào)。在所述的一號(hào)分束片透射光一端還設(shè)斜坡系統(tǒng)，所述的斜坡系統(tǒng)輸出端設(shè)有第二聲光頻移器，在所述的第二聲光頻移器壹級(jí)光的輸出端設(shè)有第二展寬器，在所述的第二展寬器輸出端設(shè)有第二級(jí)聯(lián)放大器，在所述的第二級(jí)聯(lián)放大器輸出端設(shè)有第二壓縮器，在所述的的第二壓縮器輸出端設(shè)有三號(hào)分束片，所述的三號(hào)分束片反射光與第二拍頻系統(tǒng)連通，所述的第二拍頻系統(tǒng)還與第二聲光頻移器輸出的零級(jí)光連通，在所述的第二拍頻系統(tǒng)輸出端設(shè)有第二濾波放大器，所述第二濾波放大器輸出端與第二聲光頻移器連接并為第二聲光頻移器提供控制信號(hào)，所述的第二濾波放大器輸出端還與斜坡系統(tǒng)連接并為斜坡系統(tǒng)提供控制信號(hào)。該系統(tǒng)為兩種實(shí)施例的結(jié)合，以第一種實(shí)施例的輸出光為種子光源通過(guò)斜坡系統(tǒng)后進(jìn)入第二種實(shí)施例中的系統(tǒng)，其中，拍頻信號(hào)一部分用于驅(qū)動(dòng)聲光頻移器，另一部分用于控制斜坡的相對(duì)間距。斜坡間距直接影響斜坡的插入色散量，從而可以影響脈沖的群速度，并達(dá)到控制脈沖載波包絡(luò)相位的功能。由于斜坡的響應(yīng)速度較慢，但控制效果明顯，因此可以用于對(duì)脈沖載波包絡(luò)相位(CEP)的慢變?cè)肼曔M(jìn)行控制。聲光頻移器(AOFS)響應(yīng)速度快，可以用于對(duì)載波包絡(luò)相位(CEP )的快變信號(hào)進(jìn)行控制。該實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于1、可以降低放大過(guò)程對(duì)振蕩光源的要求，通過(guò)使用普通的鎖模激光器便可實(shí)現(xiàn)載波包絡(luò)相位(CEP)穩(wěn)定的高功率脈沖放大。2、減少了多級(jí)放大過(guò)程中的系統(tǒng)負(fù)責(zé)度，整個(gè)過(guò)程只需要采用一次自參考零頻探測(cè)就可以通過(guò)拍頻的方式獲得載波包絡(luò)相位(CEP)精密控制的高功率脈沖輸出。3、載波包絡(luò)相位(CEP)零頻的控制精度高，不但有效抑制了零頻的快變量，而且對(duì)零頻的慢變漂移實(shí)現(xiàn)了精確控制。所述的展寬器和第二展寬器結(jié)構(gòu)相同都為啁啾展寬器，所述的級(jí)聯(lián)放大器和第二級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)相同都為啁啾聯(lián)級(jí)功率放大器，其沿光路走向從輸入端到輸出端一次包括有一號(hào)預(yù)放大器、一號(hào)光隔離器、二號(hào)預(yù)放大器、二號(hào)光隔離器、一號(hào)主功率放大器、三號(hào)光隔離器以及二號(hào)主功率放大器。啁啾展寬方法，解決了放大過(guò)程中高階非線性效應(yīng)對(duì)脈沖特性的負(fù)面影響。利用多級(jí)次級(jí)聯(lián)放大的方式，有效抑制放大過(guò)程中的自發(fā)輻射噪聲，提高泵浦光耦合效率。同時(shí)還利用前向反饋平衡補(bǔ)償方法，提高了時(shí)頻域控制精度，解決了超快強(qiáng)場(chǎng)激光精密控制的難題。所述的多級(jí)級(jí)聯(lián)啁啾脈沖放大技術(shù)是指由高色散光纖對(duì)低功率的種子脈沖進(jìn)行時(shí)域展寬，使脈沖產(chǎn)生線性啁啾的同時(shí)在時(shí)間域上由飛秒展寬至數(shù)百皮秒。時(shí)間尺度上的展寬降低了脈沖的峰值功率，可有效的減弱脈沖放大過(guò)程中非線性效應(yīng)的負(fù)面影響。同時(shí)，采用多個(gè)雙包層光子晶體光纖放大器逐步對(duì)種子光進(jìn)行功率放大，即多級(jí)級(jí)聯(lián)放大，達(dá)到有效抑制放大過(guò)程中的自發(fā)輻射噪聲并充分利用泵浦源能量的目的。所述壓縮器和第二壓縮器結(jié)構(gòu)相同都為脈沖壓縮器，其從入射光到輸出端一次通過(guò)可透射入射光的第四反光鏡、一號(hào)光柵、二號(hào)光柵、二號(hào)反射鏡，再經(jīng)過(guò)第五反射鏡原路返回至第四反射鏡反射輸出。所述的自參考探測(cè)系統(tǒng)從入射光一側(cè)依次包括有第一顯微物鏡、鈮酸鋰晶體、第二顯微物鏡、濾光片、光電探測(cè)器。 所述拍頻系統(tǒng)和第二拍頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，包括有對(duì)入射光進(jìn)行延時(shí)控制的由數(shù)塊反光鏡組成的延時(shí)系統(tǒng)，還包括有對(duì)零級(jí)光反射的第三反射鏡，以及使零級(jí)光和延時(shí)后的入射光交匯的二號(hào)分束片，在二號(hào)分束片輸出端設(shè)有光電探測(cè)器。在所述的第一分束片一側(cè)設(shè)有將第一分束片的反射光導(dǎo)入補(bǔ)償放大系統(tǒng)的第一反射鏡。在聲光頻移器零級(jí)光輸出一側(cè)設(shè)有將零級(jí)光導(dǎo)入拍頻系統(tǒng)的第二反射鏡，在第二聲光頻移器零級(jí)光輸出一側(cè)設(shè)有將零級(jí)光導(dǎo)入第二拍頻系統(tǒng)的第六反射鏡。采用本發(fā)明提出的技術(shù)方案與傳統(tǒng)的高功率光梳相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)鎖定過(guò)程不需要干預(yù)振蕩器運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定性好；2)鎖定后載波包絡(luò)偏移頻率由聲光頻移器驅(qū)動(dòng)頻率所決定，可實(shí)現(xiàn)任意偏移頻率光梳合成；3)不需要任何鎖相電路，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；4)響應(yīng)速度快，補(bǔ)償帶寬大，鎖定精度高。

圖I為本發(fā)明總系統(tǒng)圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I系統(tǒng)圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2系統(tǒng)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例3系統(tǒng)圖。圖5為級(jí)聯(lián)放大器系統(tǒng)圖。圖6為資參考探測(cè)系統(tǒng)圖。圖7為拍頻系統(tǒng)圖。圖8為壓縮器系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如圖I所示本發(fā)明總系統(tǒng)圖，由振蕩器I產(chǎn)生放大需要的種子光，該種子光應(yīng)具有鎖定的脈沖重復(fù)頻率，或是穩(wěn)定的載波包絡(luò)相位零頻。接著，將種子光送入聲光頻移器(AOFS) 2，其驅(qū)動(dòng)頻率由后續(xù)的補(bǔ)償放大系統(tǒng)12給出；同時(shí)將其壹級(jí)(衍射)光LI送入脈沖展寬器3，對(duì)脈沖進(jìn)行時(shí)域的展寬并使脈沖帶有線性啁啾。
然后，方案采用全光纖式啁啾脈沖級(jí)聯(lián)放大技術(shù)對(duì)脈沖進(jìn)行高功率放大。使用級(jí)聯(lián)放大器4，在多級(jí)放大過(guò)程中，先采用單模光纖作為預(yù)放大增益介質(zhì)，進(jìn)行小功率預(yù)放大，使有足夠能量的脈沖可以耦合進(jìn)入雙包層光子晶體光纖放大器，以抑制放大過(guò)程中的自發(fā)放大輻射噪聲；同時(shí)采用大模場(chǎng)雙包層摻鐿光子晶體光纖作為主放增益介質(zhì)，通過(guò)兩級(jí)級(jí)聯(lián)的啁啾脈沖放大器對(duì)脈沖進(jìn)行高功率放大。放大后脈沖由脈沖壓縮器5進(jìn)行色散補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)高功率超短脈沖輸出。最后，采用相位噪聲預(yù)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)脈沖放大過(guò)程中的附加相位噪聲進(jìn)行有效控制。在級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)之后，通過(guò)自參考載波相位測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量高功率輸出激光脈沖載波包絡(luò)相位的漂移量fO+Λ，其中fO為脈沖載波包絡(luò)相位(CEP)零頻，Λ為放大過(guò)程中的附加噪聲。將該信號(hào)電路濾波放大后用于驅(qū)動(dòng)放大系統(tǒng)前的聲光頻移器(A0FS)，使其在壹級(jí)光輸出端預(yù)先產(chǎn)生一束帶有-(fO+Λ )特性的種子光，補(bǔ)償整個(gè)放大系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生的相位漂移。從而達(dá)到有效地抑制高重復(fù)頻率高功率放大過(guò)程中增益競(jìng)爭(zhēng)和放大脈沖強(qiáng)度-相位轉(zhuǎn)移噪聲的目的。施實(shí)例I : 如圖2所示，采用非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模飛秒激光器作為種子源，預(yù)補(bǔ)償相位噪聲實(shí)現(xiàn)高功率光纖光梳。其實(shí)施細(xì)節(jié)(I)選用非線性偏振旋轉(zhuǎn)摻鐿光纖激光器作超短脈沖振蕩源，其特征在于脈沖的重復(fù)頻率fr被精確鎖定。(2)振蕩器I的輸出光經(jīng)過(guò)一個(gè)聲光頻移器2，其驅(qū)動(dòng)頻率為fd，其壹級(jí)(衍射)光LI產(chǎn)生_fd的頻移量，并用作輸出光。(3)用單模光纖作為啁啾脈沖展寬器3對(duì)種子激光的時(shí)域?qū)挾冗M(jìn)行展寬，避免超短脈沖放大過(guò)程中超高峰值功率對(duì)光學(xué)器件造成的損傷和非線性效應(yīng)引起的脈沖畸變。(4)采用級(jí)聯(lián)放大器(多級(jí)摻鐿光纖放大器)4對(duì)種子光進(jìn)行功率放大。案例中級(jí)聯(lián)放大器4的結(jié)構(gòu)如圖5所示。如圖5所示(a)第一預(yù)放大器41和第二預(yù)放大器42，增益介質(zhì)選用單模摻鐿光纖，并采用前向泵浦工作方式。(b)第一主放大器43和第二主放大器44，增益介質(zhì)選用大模面摻鐿雙包層光子晶體光纖，同時(shí)采用反向泵浦工作方式。(c)每級(jí)放大器之間放置光隔離器IS0，防止反向傳播光損壞前級(jí)放大器和振蕩器。(5)壓縮器5的實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖8所示方案中采用一對(duì)透射式光柵，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，光脈沖經(jīng)過(guò)兩面透射式光柵后被反射鏡(高反鏡)M5反射后沿原方向返回，并由另一個(gè)45°反射鏡(高反鏡)M4反射輸出。其中一個(gè)光柵放置于一個(gè)可調(diào)移動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)改變光柵對(duì)間距的方式，來(lái)準(zhǔn)確補(bǔ)償放大器引入的群速度色散。(6)自參考探測(cè)系統(tǒng)零頻噪聲信號(hào)的探測(cè)，方案中采用共線的自參考零頻干涉裝置對(duì)放大脈沖的載波包絡(luò)相位(CEP)零頻進(jìn)行探測(cè)。其結(jié)構(gòu)圖如圖6所示放大脈沖通過(guò)一個(gè)顯微物鏡MO被耦合進(jìn)入一塊周期調(diào)制的鈮酸鋰晶體(PPLN)后，產(chǎn)生覆蓋一個(gè)倍頻層的超連續(xù)譜，同時(shí)在PPLN晶體中產(chǎn)生低頻成分的倍頻光2 (η · fr+fO);然后經(jīng)過(guò)另一個(gè)顯微物鏡MO和帶通濾光片，在探測(cè)器上實(shí)現(xiàn)連續(xù)譜的高頻成分(2n · fr+fO)與倍頻光2(η · fr+fO)的拍頻，拍頻fB=2 (η · fr+fO)-(2η · fr+fO) =f0,其中n為激光器的縱模個(gè)數(shù)，為正整數(shù)，fO為載波包絡(luò)相位零頻，fr為脈沖的重復(fù)頻率，fB即脈沖的零頻信號(hào)。(7)電路濾波放大器7和濾波放大器10以及第二濾波放大器10-1結(jié)構(gòu)相同，由一個(gè)帶通波器和低噪聲高增益放大器組成，其中帶通濾波器的中心頻率為fO，帶寬10MHz，放大器增益系數(shù)>50dB。(8)零頻噪聲補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)。將探測(cè)到的零頻信號(hào)fO，經(jīng)過(guò)濾波放大后，直接用于驅(qū)動(dòng)聲光頻移器(A0FS)。此時(shí)，fd=f0，聲光頻移器(AOFS)的壹級(jí)衍射光發(fā)生頻移-f0，該頻移量將與后繼放大過(guò)程中的fO相抵消，從而獲得零頻為零的載波包絡(luò)相位(CEP)穩(wěn)定的高功率激光脈沖輸出?；蛘呃没祛l器將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)f與fO混頻，產(chǎn)生f+ 的混頻信號(hào)，并用該信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光頻移器(A0FS)，此時(shí)可以得到零頻信號(hào)為f的輸出光。由于f來(lái)自穩(wěn)定的頻率源，所以輸出脈沖的載波包絡(luò)相位(CEP)零頻同樣是穩(wěn)定的。
實(shí)例2 采用光梳作為種子源，利用相位噪聲預(yù)補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛秒光梳脈沖放大過(guò)程中的零頻慢變漂移進(jìn)行精密控制，具體方案如圖所示。如圖3所示(I)振蕩器I為光梳光源，其特征在于(a)激光器重復(fù)頻率fr被精確鎖定，鎖定精度〈ImHz ；(b)脈沖的載波包絡(luò)相位頻率fO被精確鎖定，鎖定精度〈IOmHz。(2)光梳種子光經(jīng)過(guò)聲光頻移器(AOFS) 2，其壹級(jí)衍射光送入展寬器3，然后利用啁啾脈沖級(jí)聯(lián)放大器4對(duì)其進(jìn)行高功率放大，并由壓縮器5將高功率放大脈沖壓縮至飛秒量級(jí)，最后輸出。(3)放大過(guò)程中載波包絡(luò)相位(CEP)零頻噪聲的控制。(a)聲光頻移器(AOFS)的零級(jí)光LO與部分(1%)放大輸出光在拍頻系統(tǒng)8中進(jìn)行拍頻，其拍頻信號(hào)即包含了放大過(guò)程中的相位噪聲Λ。將該信號(hào)通過(guò)濾波放大器10，直接用于驅(qū)動(dòng)聲光頻移器(A0FS)，其結(jié)果是聲光頻移器(AOFS)的壹級(jí)光產(chǎn)生含(-Λ )的頻移量，可以與后繼放大過(guò)程中的△相抵消，實(shí)現(xiàn)低噪聲高功率激光放大。其結(jié)構(gòu)如圖7所示(b)放大光經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)系統(tǒng)(延時(shí)控制線)81，與聲光頻移器(AOFS)的零級(jí)(衍射)光在二號(hào)分束片BS2上合束，并通過(guò)一個(gè)光電探測(cè)器探測(cè)82，此時(shí)，探測(cè)器將輸出兩束光的重復(fù)頻率信號(hào)和彼此的拍頻信號(hào)，并通過(guò)電路濾波器放大器7將拍頻信號(hào)提取出來(lái)，用于反饋驅(qū)動(dòng)聲光頻移器(AOFS) 2。(4)在聲光頻移器(AOFS) 2的零頻噪聲補(bǔ)償作用下，展寬器3、級(jí)聯(lián)放大器4和壓縮器5產(chǎn)生的附件相位噪聲均得到了有效抑制，此時(shí)系統(tǒng)輸出脈沖的載波包絡(luò)相位鎖定在了光梳光源上，因?yàn)榱慵?jí)(衍射)光LO為光源的直接輸出光，沒(méi)有受到后續(xù)過(guò)程的影響，保持了光梳光源的時(shí)頻域穩(wěn)定性。放大光與其拍頻，事實(shí)上就是以其為參考標(biāo)準(zhǔn)，將放大過(guò)程的零頻鎖定在零級(jí)(衍射)光LO上。實(shí)例3
級(jí)聯(lián)噪聲補(bǔ)償式放大。該實(shí)例是在實(shí)例I和2的基礎(chǔ)上，以實(shí)例I的輸出光為實(shí)例2的種子光源，利用實(shí)例2的結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)例I上輸出脈沖進(jìn)行進(jìn)一步的高功率放大。具體方案如圖所示。如圖4所示(I)種子光源11采用實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)，其中振蕩器為普通的鎖模激光器，其特征在于脈沖的重復(fù)頻率精確鎖定，鎖定精度〈ImHz。(2)種子光經(jīng)過(guò)一對(duì)斜坡系統(tǒng)9后,進(jìn)入實(shí)施例2中的低噪聲功率放大系統(tǒng)。其中，第二拍頻系統(tǒng)8-1由第二濾波放大器10-1放大后的信號(hào)一部分用于驅(qū)動(dòng)第二聲光頻移器2-1，另一部分用于控制斜坡系統(tǒng)9的相對(duì)間距。斜坡系統(tǒng)9的間 距直接影響斜坡系統(tǒng)9的插入色散量，從而可以影響脈沖的群速度，并達(dá)到控制脈沖載波包絡(luò)相位的功能。由于斜坡9的響應(yīng)速度較慢，但控制效果明顯，因此可以用于對(duì)脈沖載波包絡(luò)相位(CEP)的慢變?cè)肼曔M(jìn)行控制。第二聲光頻移器(AOFS) 2-1響應(yīng)速度快，可以用于對(duì)載波包絡(luò)相位(CEP)的快變信號(hào)進(jìn)行控制。該實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于1、可以降低放大過(guò)程對(duì)振蕩光源的要求，通過(guò)使用普通的鎖模激光器便可實(shí)現(xiàn)載波包絡(luò)相位(CEP)穩(wěn)定的高功率脈沖放大。2、減少了多級(jí)放大過(guò)程中的系統(tǒng)負(fù)責(zé)度，整個(gè)過(guò)程只需要采用一次自參考零頻探測(cè)就可以通過(guò)拍頻的方式獲得載波包絡(luò)相位(CEP)精密控制的高功率脈沖輸出。3、載波包絡(luò)相位(CEP)零頻的控制精度高，不但有效抑制了零頻的快變量，而且對(duì)零頻的慢變漂移實(shí)現(xiàn)了精確控制。
權(quán)利要求
1.一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng),包括有輸出種子光源的振蕩器(I),其特征在于在所述的振蕩器(I)輸出端設(shè)有將種子光源處理后輸出零級(jí)光(LO)和壹級(jí)光(LI)的聲光頻移器(2)，在所述的聲光頻移器(2)壹級(jí)光(LI)的輸出端設(shè)有展寬器(3)，在所述的展寬器(3)輸出端設(shè)有級(jí)聯(lián)放大器(4)，在所述的級(jí)聯(lián)放大器(4)輸出端設(shè)有壓縮器(5)，在所述的壓縮器(5)輸出端設(shè)有一號(hào)分束片(BS1),所述一號(hào)分束片(BSl)的反射光與補(bǔ)償放大系統(tǒng)(12)連通，所述補(bǔ)償放大系統(tǒng)(12)與聲光頻移器(2)連接并為聲光頻移器(2)提供控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于所述的補(bǔ)償放大系統(tǒng)包括有與一號(hào)分束片(BSl)反射光連通的自參考探測(cè)系統(tǒng)(6)，在所述自參考探測(cè)系統(tǒng)(6)輸出端設(shè)有電路濾波放大器(7)，所述的電路濾波放大器(7)輸出端與聲光頻移器(2)連接并為聲光頻移器(2)提供控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于所述的補(bǔ)償放大系統(tǒng)包括有與一號(hào)分束片(BSl)反射光連通和與聲光頻移器(2)輸出的零級(jí)光(LO)連通的拍頻系統(tǒng)(8)，在所述的拍頻系統(tǒng)(8)輸出端設(shè)有濾波放大器(10)，所述濾波放大器(10)輸出端與聲光頻移器(2)連接并為聲光頻移器(2)提供控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng),其特征在于在所述的一號(hào)分束片(BSl)透射光一端還設(shè)斜坡系統(tǒng)(9)，所述的斜坡系統(tǒng)(9)輸出端設(shè)有第二聲光頻移器(2-1)，在所述的第二聲光頻移器(2-1)壹級(jí)光(LI)的輸出端設(shè)有第二展寬器(3-1)，在所述的第二展寬器(3-1)輸出端設(shè)有第二級(jí)聯(lián)放大器(4-1)，在所述的第二級(jí)聯(lián)放大器(4-1)輸出端設(shè)有第二壓縮器(5-1)，在所述的的第二壓縮器(5-1)輸出端設(shè)有三號(hào)分束片(BS1-1)，所述的三號(hào)分束片(BSl-I)反射光與第二拍頻系統(tǒng)(8-1)連通，所述的第二拍頻系統(tǒng)(8-1)還與第二聲光頻移器(2-1)輸出的零級(jí)光(LO)連通，在所述的第二拍頻系統(tǒng)(8-1)輸出端設(shè)有第二濾波放大器(10-1)，所述第二濾波放大器(10-1)輸出端與第二聲光頻移器(2-1)連接并為第二聲光頻移器(2-1)提供控制信號(hào)，所述的第二濾波放大器(10-1)輸出端還與斜坡系統(tǒng)(9)連接并為斜坡系統(tǒng)(9)提供控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng),其特征在于所述的展寬器(3)和第二展寬器(3-1)結(jié)構(gòu)相同都為啁啾展寬器，所述的級(jí)聯(lián)放大器(4)和第二級(jí)聯(lián)放大器(4)結(jié)構(gòu)相同都為啁啾聯(lián)級(jí)功率放大器，其沿光路走向從輸入端到輸出端一次包括有一號(hào)預(yù)放大器(41)、一號(hào)光隔離器(45)、二號(hào)預(yù)放大器(42)、二號(hào)光隔離器(46)、一號(hào)主功率放大器(43)、三號(hào)光隔離器(47)以及二號(hào)主功率放大器(44)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮器(5)和第二壓縮器(5-1)結(jié)構(gòu)相同都為脈沖壓縮器，其從入射光到輸出端一次通過(guò)可透射入射光的第四反光鏡(M4)、一號(hào)光柵(SI)、二號(hào)光柵(S2)、二號(hào)反射鏡(M5),再經(jīng)過(guò)第五反射鏡(M5)原路返回至第四反射鏡(M4)反射輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于所述的自參考探測(cè)系統(tǒng)(6)從入射光一側(cè)依次包括有第一顯微物鏡(61)、鈮酸鋰晶體(62)、第二顯微物鏡(63)、濾光片(64)、光電探測(cè)器(65)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于所述拍頻系統(tǒng)(8)和第二拍頻系統(tǒng)(8-1)結(jié)構(gòu)相同，包括有對(duì)入射光進(jìn)行延時(shí)控制的由數(shù)塊反光鏡組成的延時(shí)系統(tǒng)(81)，還包括有對(duì)零級(jí)光(LO)反射的第三反射鏡(M3)，以及使零級(jí)光(LO)和延時(shí)后的入射光交匯的二號(hào)分束片(BS2)，在二號(hào)分束片(BS2)輸出端設(shè)有光電探測(cè)器(82)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，其特征在于在所述的第一分束片(BSl) —側(cè)設(shè)有將第一分束片(BSl)的反射光導(dǎo)入補(bǔ)償放大系統(tǒng)的第一反射鏡(Ml)0
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng),其特征在于在聲光頻移器(2)零級(jí)光(LO)輸出一側(cè)設(shè)有將零級(jí)光(L0)導(dǎo)入拍頻系統(tǒng)(8)的第二反射鏡(M2)，在 第二聲光頻移器(2-1)零級(jí)光(LO)輸出一側(cè)設(shè)有將零級(jí)光(LO)導(dǎo)入第二拍頻系統(tǒng)(8-1)的第六反射鏡(M6)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種相位噪聲補(bǔ)償式放大系統(tǒng)，包括有輸出種子光源的振蕩器(1)，其特征在于在所述的振蕩器(1)輸出端設(shè)有將種子光源處理后輸出零級(jí)光(L0)和壹級(jí)光(L1)的聲光頻移器(2)，在所述的聲光頻移器(2)壹級(jí)光(L1)的輸出端設(shè)有展寬器(3)，在所述的展寬器(3)輸出端設(shè)有級(jí)聯(lián)放大器(4)，在所述的級(jí)聯(lián)放大器(4)輸出端設(shè)有壓縮器(5)，在所述的壓縮器(5)輸出端設(shè)有一號(hào)分束片(BS1)，所述一號(hào)分束片(BS1)的反射光與補(bǔ)償放大系統(tǒng)(12)連通，所述補(bǔ)償放大系統(tǒng)(12)與聲光頻移器(2)連接并為聲光頻移器(2)提供控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H01S3/13GK102957084SQ20121046681
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者梁崇智, 曾和平, 閆明, 趙健 申請(qǐng)人:廣東漢唐量子光電科技有限公司