一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102882108 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 1 0 8 A *CN102882108A* (21)申请号 201210345670.8 (22)申请日 2012.09.18 H01S 3/067(2006.01) H01S 3/10(2006.01) G02F 1/39(2006.01) (71)申请人广东汉唐量子光电科技有限公司地址 528400 广东省中山市火炬开发区炬业路3号一区B栋第三层 (72)发明人曾和平 (74)专利代理机构中山市汉通知识产权代理事务所 44255 代理人田子荣 (54) 发明名。

2、称一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法 (57) 摘要本发明公开了一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，该方法利用低噪声光纤放大器对种子光进行预防大；再将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成多路，每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；最后，多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。本发明利用相干放大网络克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题，另外预补偿技术也使载波包络相位锁定比以往的先放大，再用f-to-2f系统测量载波相位，用锁相电路反馈控制激光器的方法更稳、精度更高，输出的功率也可更高。 (51)Int.Cl. 权利要求。

3、书1页说明书4页附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 4 页附图 2 页 1/1页 2 1.一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：一、利用低噪声光纤放大器对种子光进行预放大；二、将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路,所述的N为大于1的整数；三、每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；四、多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。 2.根据权利要求1所述的一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：在上述步骤四中，使用网络式相干合束方法，该方法通过脉冲相。

4、干的方式，将激光脉冲的光场强度E进行叠加，功率P与场强E的平方成正比，最后输出脉冲的峰值功率被放大了N 2 倍。 3.根据权利要求1所述的一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：在上述步骤三中采用了一种基于声光频移器（AOFS）的零频预补偿方法，对放大器中的零频噪声进行精确控制，它的实现步骤是： A、声光相位调制器的调制频率为f n ，取它的1级衍射光作为输出光，则输出光的频率为 f-f n ，其中f为未经调制的入射光频率； B、在放大过程中激光脉冲获得了一个附加相位噪声频率f 0 （零频），则放大后激光的频率变为f-f n +f 0 ， C、将f 0 信号通过自参考光路提取出。

5、来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，f n = f 0 ），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，最后得到载波包络相位稳定的激光输出。权利要求书CN 102882108 A 1/4页 3 一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法技术领域 0001 本发明涉及激光科学与技术领域，具体涉及的是高功率超短激光脉冲的放大、载波包络相位控制和激光相干合成技术。背景技术 0002 高功率飞秒激光频率梳技术（简称高功率光梳）是研究基础物理学的一个重要手段，在推进人们对于时间，频率，长度等基本物理量的测量精度方面有着至关重要的作用。同时，作为一项基础技术，高功率光梳对于诸多高新科技。

6、的发展具有重大的意义，例如，光梳光谱高分辨特性可以很好的应用于精密光谱、光钟、频率合成与测量；其相位精确稳定特性可以用于大分子成像、量子相干控制、精密成像、精确定时定位，等等；它的高功率，高能量特性可以用于紫外光梳的产生和激发高次谐波产生阿秒超短脉冲，等等。 0003 这种高功率光梳技术主要基于对激光脉冲的重复频率的锁定（f r 的锁定）技术，对激光脉冲的载波包络相位（CEP，即激光的零频f 0 ）的精密控制技术，以及激光脉冲的功率放大技术。近十年以来，光梳技术（即对激光脉冲的重复频率和CEP的同时锁定）已取得了巨大的进展。2004年，在光纤激光器上实现线宽约为10mHz的掺铒光纤。

7、光梳。2005年，报道了相位长期稳定的掺镱光纤光梳。在高功率光梳方面，目前通行的方案是1. 用双包层镱光纤作为光梳振荡器的增益介质，直接输出高功率脉冲。2008年，科罗拉多大学的JILA实验室利用这种方法获得了10W的近红外光梳。但是，这种方法在获得更高功率（近百瓦）的光梳方面存在严重的不足。振荡器内激光脉冲功率过高，会导致激光脉冲在多次振荡之后，发生畸变和分裂，从而限制人们对激光重复频率和CEP的控制精度。2.采用光纤放大技术或者啁啾脉冲放大技术，对光梳振荡器输出的种子光直接放大，从而获得功率光梳。2010年，美国IMRA公司通过这种方法得到了80W的近红外光梳。这种方法可以避。

8、免高能脉冲在激光腔内的分裂，但是CEP会受到光功率放大器的附加噪声的影响。这些噪声包括热效应导致的系统稳定性差，以及高阶非线性导致的色散作用使脉冲宽度严重展宽，等等。所以现行的获得高功率光梳的方案主要受到激光放大过程对光梳载波包络相位控制精度的负面影响，以及对激光脉冲的时间宽度的限制。 0004 综上所述，虽然高能激光光梳的产生方案很多，但是都存在或多或少的技术不足和缺陷。发明内容 0005 本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种全光纤激光脉冲相干网络放大的方法。 0006 该方法利用激光脉冲相干合成技术，将各自放大后的激光脉冲相干合成一个高能脉冲。同时，该方法还通。

9、过零频预补偿技术对放大脉冲的载波包络相位进行实时监控和调整，以消除放大系统引入的零频噪声。这种方法不仅解决了单一脉冲功率放大的困难，如放大后脉冲的分裂和变形，而且有效地抑制了放大过程中的高阶色散和放大器引入的零频噪说明书CN 102882108 A 2/4页 4 声。 0007 本发明目的实现由以下技术方案完成： 0008 一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，该方法包括如下步骤： 0009 一、利用低噪声光纤放大器对种子光进行预放大； 0010 一、将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路,所述的N为大于1的整数； 0011 二、每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和。

10、脉冲宽度压缩系统； 0012 三、多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。 0013 作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下： 0014 在上述步骤四中，使用网络式相干合束方法，该方法通过脉冲相干的方式，将激光脉冲的光场强度E进行叠加，峰值功率P与场强E的平方成正比，最后输出脉冲的峰值功率被放大了N 2 倍，比一般的峰值功率叠加增加了N倍，用以提高激光脉冲的功率。 0015 在上述步骤三中采用了一种基于声光频移器（AOFS）的零频预补偿方法，对放大器中的零频噪声进行精确控制，它的实现步骤是： 0016 A、声光相位调制器的调制频率为f n ，取它的1级衍射光作为输出光，则。

11、输出光的频率为f-f n ，其中f为未经调制的入射光频率； 0017 B、在放大过程中激光脉冲获得了一个附加相位噪声频率f 0 （零频），则放大后激光的频率变为f-f n +f 0 ， 0018 C、将f 0 信号通过自参考光路提取出来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，f n = f 0 ），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，最后得到载波包络相位稳定的激光输出。 0019 本发明的工作过程是：利用低噪声光纤放大器对种子光进行预防大；再将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路，每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；最后，N路光由光纤合束器。

12、相干合成一路高功率激光。 0020 所述零频预补偿放大技术是指通过声光相位调制器对入射激光的频率进行调制。声光相位调制器的调制频率为f n ，并取它的1级衍射光作为输出光，则输出光的频率为 f-f n ，其中f为未经调制的入射光频率。调制后的激光经过级联光纤放大系统后被放大到高功率状态。在放大过程中脉冲由于受到放大器中热效应和色散效应的影响，放大后的激光将会获得一个附加相位噪声频率f 0 （零频），此时放大后激光的频率变为f-f n +f 0 。现将f 0 信号通过自参考光路提取出来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，f n =f 0 ），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，。

13、最后得到载波包络相位稳定的激光输出。 0021 所述相干合束技术，是指多束（两束及两束以上）脉冲激光通过相干的方式进行光场强度的叠加，最后输出一个稳定的高功率脉冲。一般的脉冲的叠加，是光强度的叠加。因为在其它条件不变的情况下，光脉冲的峰值功率正比于光强度I，所以强度的叠加可以理解为峰值功率的叠加。假设其中每一束光的峰值功率为P，N束光直接合束后，脉冲峰值功率变为NP；而通过相干的方式合束后，脉冲的电场强度A发生叠加。考虑N束光的相位相同的情况，则可以的到电场强度为NA的合束光。此时，脉冲的光场强度为(NA) 2 =N 2 I, 相应的峰值功率为N 2 P。所以相干合成的方法有利于提高。

14、激光脉冲的功率，同时保证脉冲内各频率成分的相位稳定。说明书CN 102882108 A 3/4页 5 0022 本发明的有益效果在于：利用相干放大网络克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题，另外预补偿技术也使载波包络相位锁定比以往的先放大，再用 f-to-2f系统测量载波相位，用锁相电路反馈控制激光器的方法更稳、精度更高，输出的功率也可更高。附图说明 0023 附图1为本发明的流程图； 0024 附图2为零频预补偿式放大技术的流程图； 0025 附图3为全光纤啁啾脉冲相干放大网络的装置示意图； 0026 附图4为两路脉冲光束相干叠加的原理图；具体实施方式 00。

15、27 以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明： 0028 如附图1-3所示，图中符号分别表示如下：L是光纤光梳，A是预放大器，B1是1：6 分束器，C是全光纤声光频移器（AOFS），D1，D2是光纤隔离器，E1、E2是大模场双包层光纤（LMA-DCF）, F1、F2是光纤式波分复用器（WDM），G1、G2是半导体激光器泵源，H是由光栅对组成的脉冲压缩器，J是1：99光纤耦合输出器，B2是6:1耦合器，I代表自参考系统。 0029 本实施例所涉及的具体技术如下所述： 0030 首先是级联放大网络技术，先对预放大的飞秒量级的种子光进行分束，分为N束，每束光的功率为P。

16、；每束光分别经过一个级联放大系统，该放大系统有多级高功率光纤放大器组成，放大后每束光的功率提高为P；然后分别经过衍射效率为的脉冲压缩器，使激光脉冲的宽度保持在fs量级；最后用一个合束器将N束光合成为一束光，功率为NP。 0031 其次是零频预补偿技术，在每一束光进入各自的放大系统之前，都放置一个全光纤型声光频移器（AOFS），每束光被分成1级和0级两路，其中0级光被放弃，1级光被频移-f n ，并被送入放大系统进行功率放大；放大后的脉冲，由于受到放大器噪声的影响，产生了载波包络位相漂移f 0 ；该漂移量通过自参考光路后被检测出来，并被反馈给声光相频移器，这样频移器的调制频率f n 。

17、=f 0 ，使得1级光的频移量可以与放大器噪声引入的零频漂移量相抵消，从而实现放大脉冲载波包络相位的稳定。 0032 最后是脉冲网络相干合成技术，将载波包络相位稳定的多束激光通过合束器合成为一束高功率激光。这种技术的关键在于合成前的各个脉冲之间的相对相位要达到一个较高的稳定度，也就在需要载波包络相位噪声极小的光束之间才能实现相干合成，所以网络相干合成技术的基础在于预补偿技术。该技术中的一个关键点是脉冲相干叠加。图4中给出了脉冲相干叠加的理论模拟结果。以两个脉冲宽度相同、相位相同、振幅相同的脉冲光为例（图4左上），此时N=2，A=1，I=1。当两束光相干叠加后出现电场强度相长现象，见。

18、图4右上，合成脉冲的电场强度为A=2。由于光强度是电场强度的平方关系，则合成脉冲的光强度为I=A 2 =4，见图4右下。而非相干脉冲合束后，光强度简单相加即I=2I=2，见图 4左下。因为脉冲峰值功率正比于光强度，所以可见相干脉冲合成后的峰值功率是非相干合成脉冲的2倍。 0033 具体实施如下：说明书CN 102882108 A 4/4页 6 0034 本实施例中，光纤光梳L输出的激光经过一段掺镱单模光纤进行预放大A，再经过分束器B1将光束分成6等份，分别进入光纤放大网络的6个分支。每支光路的结构相同，这里仅以其中一路为例进行具体描述。激光进入光纤放大网络后，先受到声光频移器C。

19、的调制作用，产生1级光，其频率为f-f n ；然后激光进入第一级放大器。该放大器由光纤隔离器 D1，大模场双包层光子晶体光纤E1和高功率的半导体激光器G1组成。其中光纤隔离器D1 的作用是防止激光碰到镜面后，沿原路反射进入激光器，破坏激光器的锁模状态；大模场双包层光子晶体光纤E1的作用是充当激光器的增益介质；高功率的半导体激光器G1为整个第一级放大器的泵浦源，为放大器提供能量。接着，脉冲进入第二级放大器，其结构与第一级放大器相同。经过两级放大器之后单路脉冲的平均功率提高为P，激光频率为f-f n +f 0 。由于放大过程中，激光脉冲的宽度在光纤的色散作用下被展宽，所以放大后的脉冲需再。

20、经过一个由光栅对组成的脉冲压缩器，以保证其脉冲宽度在fs量级。之后被压缩的激光经过一个1：99的光纤耦合器H，其中小部分光（1%）被送入自参考系统I（f-2f系统）产生拍频信号（零频噪声f 0 ），该信号被反馈给声光频移器B，并作为其调制频率，则f n 被置为f 0 ，这样 1级光的载波包络相位噪声将被有效地抑制；另外大部分激光（99%）经过一个6：1的合束器B2之后，与其它5路光相干合成为一路高功率激光。 0035 由此，整个方案提出的全光纤啁啾脉冲相干放大网络技术不仅可以实现高功率的飞秒激光脉冲输出，同时还可以对高功率激光脉冲的载波包络相位进行精确锁定和控制。 0036 本系统的。

21、最大特点和优点就在于利用全光纤啁啾脉冲相干放大网络技术克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题；利用网络式放大，将脉冲分为多路，独立放大，并采用预补偿技术精确控制各路激光的载波包络相位频率（零频），以便使各分路激光最后能顺利实现相干合成。该方法比以往的实现高功率光梳的方法更有利于减少放大器对飞秒激光脉冲在时-频域造成的负面影响，并且其输出的功率也高于直接放大的方式。 0037 需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。说明书CN 102882108 A 1/2页 7 图1 图2 说明书附图CN 102882108 A 2/2页 8 图3 图4 说明书附图CN 102882108 A 。

摘要
申请专利号：	CN201210345670.8	申请日：	2012.09.18
公开号：	CN102882108A	公开日：	2013.01.16
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H01S 3/067申请公布日:20130116\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01S 3/067申请日:20120918\|\|\|公开
IPC分类号：	H01S3/067; H01S3/10; G02F1/39	主分类号：	H01S3/067
申请人：	广东汉唐量子光电科技有限公司
发明人：	曾和平
地址：	528400 广东省中山市火炬开发区炬业路3号一区B栋第三层
优先权：
专利代理机构：	中山市汉通知识产权代理事务所 44255	代理人：	田子荣
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内容摘要

本发明公开了一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，该方法利用低噪声光纤放大器对种子光进行预防大；再将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成多路，每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；最后，多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。本发明利用相干放大网络克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题，另外预补偿技术也使载波包络相位锁定比以往的先放大，再用f-to-2f系统测量载波相位，用锁相电路反馈控制激光器的方法更稳、精度更高，输出的功率也可更高。

权利要求书

权利要求书一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
一、利用低噪声光纤放大器对种子光进行预放大；
二、将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路,所述的N为大于1的整数；
三、每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；
四、多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。
根据权利要求1所述的一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：在上述步骤四中，使用网络式相干合束方法，该方法通过脉冲相干的方式，将激光脉冲的光场强度E进行叠加，功率P与场强E的平方成正比，最后输出脉冲的峰值功率被放大了N2倍。
根据权利要求1所述的一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，其特征在于：在上述步骤三中采用了一种基于声光频移器（AOFS）的零频预补偿方法，对放大器中的零频噪声进行精确控制，它的实现步骤是：
A、声光相位调制器的调制频率为fn，取它的1级衍射光作为输出光，则输出光的频率为f‑fn，其中f为未经调制的入射光频率；
B、在放大过程中激光脉冲获得了一个附加相位噪声频率f0（零频），则放大后激光的频率变为f‑fn+f0，
C、将f0信号通过自参考光路提取出来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，fn = f0），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，最后得到载波包络相位稳定的激光输出。

说明书

说明书一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法
技术领域
本发明涉及激光科学与技术领域，具体涉及的是高功率超短激光脉冲的放大、载波包络相位控制和激光相干合成技术。
背景技术
高功率飞秒激光频率梳技术（简称高功率光梳）是研究基础物理学的一个重要手段，在推进人们对于时间，频率，长度等基本物理量的测量精度方面有着至关重要的作用。同时，作为一项基础技术，高功率光梳对于诸多高新科技的发展具有重大的意义，例如，光梳光谱高分辨特性可以很好的应用于精密光谱、光钟、频率合成与测量；其相位精确稳定特性可以用于大分子成像、量子相干控制、精密成像、精确定时定位，等等；它的高功率，高能量特性可以用于紫外光梳的产生和激发高次谐波产生阿秒超短脉冲，等等。
这种高功率光梳技术主要基于对激光脉冲的重复频率的锁定（fr的锁定）技术，对激光脉冲的载波包络相位（CEP，即激光的零频f0）的精密控制技术，以及激光脉冲的功率放大技术。近十年以来，光梳技术（即对激光脉冲的重复频率和CEP的同时锁定）已取得了巨大的进展。2004年，在光纤激光器上实现线宽约为10mHz的掺铒光纤光梳。2005年，报道了相位长期稳定的掺镱光纤光梳。在高功率光梳方面，目前通行的方案是1. 用双包层镱光纤作为光梳振荡器的增益介质，直接输出高功率脉冲。2008年，科罗拉多大学的JILA实验室利用这种方法获得了10W的近红外光梳。但是，这种方法在获得更高功率（近百瓦）的光梳方面存在严重的不足。振荡器内激光脉冲功率过高，会导致激光脉冲在多次振荡之后，发生畸变和分裂，从而限制人们对激光重复频率和CEP的控制精度。2.采用光纤放大技术或者啁啾脉冲放大技术，对光梳振荡器输出的种子光直接放大，从而获得功率光梳。2010年，美国IMRA公司通过这种方法得到了80W的近红外光梳。这种方法可以避免高能脉冲在激光腔内的分裂，但是CEP会受到光功率放大器的附加噪声的影响。这些噪声包括热效应导致的系统稳定性差，以及高阶非线性导致的色散作用使脉冲宽度严重展宽，等等。所以现行的获得高功率光梳的方案主要受到激光放大过程对光梳载波包络相位控制精度的负面影响，以及对激光脉冲的时间宽度的限制。
综上所述，虽然高能激光光梳的产生方案很多，但是都存在或多或少的技术不足和缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种全光纤激光脉冲相干网络放大的方法。
该方法利用激光脉冲相干合成技术，将各自放大后的激光脉冲相干合成一个高能脉冲。同时，该方法还通过零频预补偿技术对放大脉冲的载波包络相位进行实时监控和调整，以消除放大系统引入的零频噪声。这种方法不仅解决了单一脉冲功率放大的困难，如放大后脉冲的分裂和变形，而且有效地抑制了放大过程中的高阶色散和放大器引入的零频噪声。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种全光纤啁啾脉冲网络相干放大方法，该方法包括如下步骤：
一、利用低噪声光纤放大器对种子光进行预放大；
一、将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路,所述的N为大于1的整数；
二、每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；
三、多路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
在上述步骤四中，使用网络式相干合束方法，该方法通过脉冲相干的方式，将激光脉冲的光场强度E进行叠加，峰值功率P与场强E的平方成正比，最后输出脉冲的峰值功率被放大了N2倍，比一般的峰值功率叠加增加了N倍，用以提高激光脉冲的功率。
在上述步骤三中采用了一种基于声光频移器（AOFS）的零频预补偿方法，对放大器中的零频噪声进行精确控制，它的实现步骤是：
A、声光相位调制器的调制频率为fn，取它的1级衍射光作为输出光，则输出光的频率为f‑fn，其中f为未经调制的入射光频率；
B、在放大过程中激光脉冲获得了一个附加相位噪声频率f0（零频），则放大后激光的频率变为f‑fn+f0，
C、将f0信号通过自参考光路提取出来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，fn = f0），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，最后得到载波包络相位稳定的激光输出。
本发明的工作过程是：利用低噪声光纤放大器对种子光进行预防大；再将预放大后的激光脉冲通过光纤分束器分成N路，每路光各自分别经过一个零频预补偿式的级联放大系统和脉冲宽度压缩系统；最后，N路光由光纤合束器相干合成一路高功率激光。
所述零频预补偿放大技术是指通过声光相位调制器对入射激光的频率进行调制。声光相位调制器的调制频率为fn，并取它的1级衍射光作为输出光，则输出光的频率为f‑fn，其中f为未经调制的入射光频率。调制后的激光经过级联光纤放大系统后被放大到高功率状态。在放大过程中脉冲由于受到放大器中热效应和色散效应的影响，放大后的激光将会获得一个附加相位噪声频率f0（零频），此时放大后激光的频率变为f‑fn+f0。现将f0信号通过自参考光路提取出来，并反馈给声光相位调制器，作为其调制频率（即，fn=f0），便可预先抵消放大系统引入的零频噪声，最后得到载波包络相位稳定的激光输出。
所述相干合束技术，是指多束（两束及两束以上）脉冲激光通过相干的方式进行光场强度的叠加，最后输出一个稳定的高功率脉冲。一般的脉冲的叠加，是光强度的叠加。因为在其它条件不变的情况下，光脉冲的峰值功率正比于光强度I，所以强度的叠加可以理解为峰值功率的叠加。假设其中每一束光的峰值功率为P，N束光直接合束后，脉冲峰值功率变为N×P；而通过相干的方式合束后，脉冲的电场强度A发生叠加。考虑N束光的相位相同的情况，则可以的到电场强度为N×A的合束光。此时，脉冲的光场强度为(N×A)2=N2×I,相应的峰值功率为N2×P。所以相干合成的方法有利于提高激光脉冲的功率，同时保证脉冲内各频率成分的相位稳定。
本发明的有益效果在于：利用相干放大网络克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题，另外预补偿技术也使载波包络相位锁定比以往的先放大，再用f‑to‑2f系统测量载波相位，用锁相电路反馈控制激光器的方法更稳、精度更高，输出的功率也可更高。
附图说明
附图1为本发明的流程图；
附图2为零频预补偿式放大技术的流程图；
附图3为全光纤啁啾脉冲相干放大网络的装置示意图；
附图4为两路脉冲光束相干叠加的原理图；
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明：
如附图1‑3所示，图中符号分别表示如下：L是光纤光梳，A是预放大器，B1是1：6分束器，C是全光纤声光频移器（AOFS），D1，D2是光纤隔离器，E1、E2是大模场双包层光纤（LMA‑DCF）, F1、F2是光纤式波分复用器（WDM），G1、G2是半导体激光器泵源，H是由光栅对组成的脉冲压缩器，J是1：99光纤耦合输出器，B2是6:1耦合器，I代表自参考系统。
本实施例所涉及的具体技术如下所述：
首先是级联放大网络技术，先对预放大的飞秒量级的种子光进行分束，分为N束，每束光的功率为P；每束光分别经过一个级联放大系统，该放大系统有多级高功率光纤放大器组成，放大后每束光的功率提高为P’；然后分别经过衍射效率为η的脉冲压缩器，使激光脉冲的宽度保持在fs量级；最后用一个合束器将N束光合成为一束光，功率为NηP’。
其次是零频预补偿技术，在每一束光进入各自的放大系统之前，都放置一个全光纤型声光频移器（AOFS），每束光被分成1级和0级两路，其中0级光被放弃，1级光被频移‑fn，并被送入放大系统进行功率放大；放大后的脉冲，由于受到放大器噪声的影响，产生了载波包络位相漂移f0；该漂移量通过自参考光路后被检测出来，并被反馈给声光相频移器，这样频移器的调制频率fn=f0，使得1级光的频移量可以与放大器噪声引入的零频漂移量相抵消，从而实现放大脉冲载波包络相位的稳定。
最后是脉冲网络相干合成技术，将载波包络相位稳定的多束激光通过合束器合成为一束高功率激光。这种技术的关键在于合成前的各个脉冲之间的相对相位要达到一个较高的稳定度，也就在需要载波包络相位噪声极小的光束之间才能实现相干合成，所以网络相干合成技术的基础在于预补偿技术。该技术中的一个关键点是脉冲相干叠加。图4中给出了脉冲相干叠加的理论模拟结果。以两个脉冲宽度相同、相位相同、振幅相同的脉冲光为例（图4左上），此时N=2，A=1，I=1。当两束光相干叠加后出现电场强度相长现象，见图4右上，合成脉冲的电场强度为A’=2。由于光强度是电场强度的平方关系，则合成脉冲的光强度为I’=A’2=4，见图4右下。而非相干脉冲合束后，光强度简单相加即I’’=2×I=2，见图4左下。因为脉冲峰值功率正比于光强度，所以可见相干脉冲合成后的峰值功率是非相干合成脉冲的2倍。
具体实施如下：
本实施例中，光纤光梳L输出的激光经过一段掺镱单模光纤进行预放大A，再经过分束器B1将光束分成6等份，分别进入光纤放大网络的6个分支。每支光路的结构相同，这里仅以其中一路为例进行具体描述。激光进入光纤放大网络后，先受到声光频移器C的调制作用，产生1级光，其频率为f‑fn；然后激光进入第一级放大器。该放大器由光纤隔离器D1，大模场双包层光子晶体光纤E1和高功率的半导体激光器G1组成。其中光纤隔离器D1的作用是防止激光碰到镜面后，沿原路反射进入激光器，破坏激光器的锁模状态；大模场双包层光子晶体光纤E1的作用是充当激光器的增益介质；高功率的半导体激光器G1为整个第一级放大器的泵浦源，为放大器提供能量。接着，脉冲进入第二级放大器，其结构与第一级放大器相同。经过两级放大器之后单路脉冲的平均功率提高为P’，激光频率为f‑fn+f0。由于放大过程中，激光脉冲的宽度在光纤的色散作用下被展宽，所以放大后的脉冲需再经过一个由光栅对组成的脉冲压缩器，以保证其脉冲宽度在fs量级。之后被压缩的激光经过一个1：99的光纤耦合器H，其中小部分光（1%）被送入自参考系统I（f‑2f系统）产生拍频信号（零频噪声f0），该信号被反馈给声光频移器B，并作为其调制频率，则fn被置为f0，这样1级光的载波包络相位噪声将被有效地抑制；另外大部分激光（99%）经过一个6：1的合束器B2之后，与其它5路光相干合成为一路高功率激光。
由此，整个方案提出的全光纤啁啾脉冲相干放大网络技术不仅可以实现高功率的飞秒激光脉冲输出，同时还可以对高功率激光脉冲的载波包络相位进行精确锁定和控制。
本系统的最大特点和优点就在于利用全光纤啁啾脉冲相干放大网络技术克服了光脉冲直接放大所面临的热效应、脉冲变形、噪声等问题；利用网络式放大，将脉冲分为多路，独立放大，并采用预补偿技术精确控制各路激光的载波包络相位频率（零频），以便使各分路激光最后能顺利实现相干合成。该方法比以往的实现高功率光梳的方法更有利于减少放大器对飞秒激光脉冲在时‑频域造成的负面影响，并且其输出的功率也高于直接放大的方式。
需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。