[發明專利]一種相位噪聲補償式放大系統

無效

• 申請號: 201210466812.6
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102957084A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 梁崇智;曾和平;閆明;趙健
• 申請（專利權）人: 廣東漢唐量子光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13
• 代理公司: 中山市科創專利代理有限公司 44211
• 代理人: 謝自安

【技術領域】

本發明屬于超快強場激光技術領域，尤其是降噪聲放大系統。

【背景技術】

高功率光纖光梳在高次諧波產生、精密光譜測量、微納尺度物質加工等領域有著廣泛的應用。隨著雙包層光纖制作工藝和高亮度半導體激光抽運技術的發展，脈沖激光輸出平均功率已達到近千瓦，促進了高功率光纖光學頻率梳的發展。目前實現高功率光纖光梳載波包絡相位穩定的方法主要有兩種：相位伺服鎖相環技術和差頻產生方法。相位伺服鎖相環技術易受到反饋帶寬限制，反饋過程中對泵浦調制往往導致功率不穩定，破壞振蕩源的鎖模狀態，影響高功率光梳系統穩定運行。差頻產生方法的載波包絡偏移信號會受到大量1/f噪聲和其它低頻噪聲的影響，限制了鎖定的精度。

摻鐿光纖光梳在放大過程中易受到高階非線性效應和高階色散對脈沖時空特性的負面影響，在脈沖強度增強過程中，高階非線性效應和高階色散效應會破壞脈沖的空間和時間分布特性，致使脈沖形狀發生嚴重的畸變和分裂。再則，放大過程中自發輻射效應不僅降低了放大系統對泵浦能量的利用效率，同時還會對脈沖引入附加相位噪聲和寄生光譜成分，進而嚴重影響放大器的放大效果。

綜上所述，雖然目前已有多種實現高功率脈沖放大的系統和設備，但都存在著各種缺陷與不足。

【發明內容】

為了解決現有技術中的不足，提供一種有效抑制高功率放大過程中熱效應、非線性積分、泵浦光強度抖動、拉曼散射和自發放大輻射等效應引入的相位噪聲的放大系統。

本發明所采用的技術方案為：

一種相位噪聲補償式放大系統，包括有輸出種子光源的振蕩器，在所述的振蕩器輸出端設有將種子光源處理后輸出零級光和壹級光的聲光頻移器，在所述的聲光頻移器壹級光的輸出端設有展寬器，在所述的展寬器輸出端設有級聯放大器，在所述的級聯放大器輸出端設有壓縮器，在所述的壓縮器輸出端設有一號分束片，所述一號分束片的反射光與補償放大系統連通，所述補償放大系統與聲光頻移器連接并為聲光頻移器提供控制信號。

該系統采用前向反饋相位噪聲補償技術，所述的前向反饋相位噪聲補償技術是指利用聲光頻移器(AOFS)的相位噪聲補償功能抑制高功率放大過程中引入的相位噪聲。具體是指，未經鎖定的激光振蕩器輸出光經過一個調制驅動頻率為f_D的聲光頻移器（AOFS），該頻移器的輸出端將會出現零級和壹級兩路輸出光。其中，零級光未得到頻移器（AOFS）的移頻，依然保持原有頻率特性；另一路壹級輸出光的情況則有所不同，根據聲光晶體移頻原理，該頻移器的壹級衍射光將會獲得頻移量-f_D。如果此時將頻移器的驅動頻率置為激光器的載波零頻，即f_D=f₀，則壹級輸出光將會得到-f₀的頻移，此頻移就將抵消入射光含有的f₀以及伴隨f₀的相位噪聲，所以聲光頻移器（AOFS）的壹級輸出即為精確的光梳。

所述的補償放大系統包括有與一號分束片反射光連通的自參考探測系統，在所述自參考探測系統輸出端設有電路濾波放大器，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。

所述的自參考零頻探測技術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+f0）進行拍頻，其中m為激光器的縱模個數，為正整數，f0為載波包絡相位零頻，fr為脈沖的重復頻率。拍頻信號的低頻成分fB=2(m·fr+f0)-(2m·fr+f0)=f0,正是激光載波包絡相位零頻。其中，采用自參考零頻探測技術對放大壓縮后的脈沖進行載波包絡相位（CEP）零頻信號f0的探測，并將該信號反饋給聲光頻移器聲光頻移器（AOFS）。

所述的補償放大系統包括有與一號分束片反射光連通和與聲光頻移器輸出的零級光連通的拍頻系統，在所述的拍頻系統輸出端設有濾波放大器，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。