技术特征：
1.一种预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述装置包括：飞秒激光前端模块、预啁啾管理模块、脉冲分束器模块、光纤放大器模块、脉冲合束器模块、脉冲压缩模块和时间延迟调节模块；其中：所述预啁啾管理模块的输入端与所述飞秒激光前端模块的输出端相连，所述飞秒激光前端模块用于输出超短脉冲序列；所述脉冲分束器模块的输入端与所述预啁啾管理模块的输出端相连，所述预啁啾管理模块用于调整输入脉冲的啁啾量；所述光纤放大器模块输入端与所述脉冲分束器模块输出端相连，所述脉冲分束器模块用于将单束脉冲在空间上分成多束脉冲；所述脉冲合束器模块的输入端与所述光纤放大器模块的输出端相连，所述光纤放大器模块用于对分束器模块输出的脉冲利用非线性效应展宽光谱同时对脉冲进行功率放大；所述脉冲压缩模块输入端与所述脉冲合束器模块的输出端相连，所述脉冲合束器模块用于将多束脉冲合成一束；所述脉冲压缩模块输出端输出压缩后的脉冲，所述脉冲压缩模块用于对从所述脉冲合束器模块输出端输出的脉冲进行色散补偿；所述时间延迟调节模块的监测端与所述脉冲合束器模块的输出端相连，用于监测多路脉冲时间上相位延迟；所述时间延迟调节模块的制动端与所述脉冲分束器模块相连，用于对所述时间延迟调节模块监测端的误差信号进行补偿，进行主动相位反馈锁定。2.根据权利要求1所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述飞秒激光前端模块为光纤激光器或固态激光器，优选为掺镱光纤振荡器或掺镱光纤放大器；优选地，所述飞秒激光前端模块输出5
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20w的平均功率的飞秒脉冲序列，平均功率优选为5
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16w，更优选为10
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16w；所述飞秒激光前端模块中的振荡器发射的超短脉冲序列中心波长范围为1μm～1.06μm，最优选为1.04μm；更优选地，所述飞秒激光前端模块为包括锁模激光振荡器的光纤激光振荡器，其锁模方式优选自以下一种或多种：半导体可饱和吸收镜，非线性偏振旋转，非线性光学环形镜；进一步优选地，所述锁模光纤激光振荡器为基于半导体可保护吸收镜锁模的掺镱光纤振荡器。3.根据权利要求1或2所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述预啁啾管理模块包括色散调控器件；优选地，所述色散调控器件为光栅对和/或棱镜对，更优选为光栅对；更优选地，所述预啁啾管理模块还包括第一平面反射镜、角向反射镜和光学隔离器；其中，飞秒激光前端模块发射的超短脉冲序列无阻挡的射向所述色散调控器件，再经过角向反射镜折返并降低高度后再次透过所述色散调控器件，在第一平面反射镜上反射后透过所述光学隔离器输出预啁啾脉冲。4.根据权利要求1至3中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述的脉冲分束器模块包括第一半波片、第一偏振分束器、第一四分之一波片、
第二平面反射镜。5.根据权利要求1至4中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述的光纤放大器模块包括两路或两路以上的棒状光纤放大器光路；更优选地，所述棒状光纤放大器选自以下一种或多种：棒状光子晶体增益光纤、双包层增益光纤和盘状增益光纤，再优选为棒状光子晶体增益光纤和双包层增益光纤，最优选为棒状光子晶体增益光纤；进一步优选地，所述棒状光子晶体增益光纤的纤芯直径为40～100μm，优选为85μm；和/或所述棒状光子晶体增益光纤的长度为60～120cm，优选为80cm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述脉冲分束器模块包括脉冲分束器件，所述脉冲分束器件选自偏振分束棱镜和/或薄膜偏振片；优选地，所述脉冲分束器件为薄膜偏振片，利用薄膜偏振片对不同偏振方向脉冲的反射率和透射率差异将脉冲在空间上分离。7.根据权利要求1至6中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述脉冲合束器模块包括脉冲合束器件，所述脉冲合束器件选自偏振分束棱镜和/或薄膜偏振片；优选地，所述脉冲合束器件为薄膜偏振片，利用薄膜偏振片对不同偏振方向脉冲的反射率和透射率差异将脉冲在空间上分离。8.根据权利要求1至7中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述时间延迟调节模块使用主动相位控制方法监测并处理所述脉冲合束器模块输出光束的相位信息；优选地，主动相位控制方法选自以下一种或多种：方法、单探测器电子频率标签技术、随即并行梯度下降算法锁定技术、强化学习锁定方法。9.根据权利要求1至8中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，其特征在于，所述脉冲压缩模块包括色散补偿器件；优选地，所述色散补偿器件选自光栅对、棱镜对或啁啾镜；更优选地，所述脉冲压缩模块包括第八平面反射镜、第一啁啾镜和第二啁啾镜。10.一种预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大系统，其特征在于，所述预预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大系统包括如权利要求1至9中任一项所述的预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置。
技术总结
本发明提供了一种一种预啁啾管理飞秒脉冲激光相干合成放大装置，所述装置包括：飞秒激光前端模块、预啁啾管理模块、脉冲分束器模块、光纤放大器模块、脉冲合束器模块、脉冲压缩模块和时间延迟调节模块。本发明采用预啁啾技术增加光谱展宽量，采用相干合成技术增加输出平均功率，两路相干合成可以输出平均功率五百瓦亚50飞秒超短脉冲；同时本发明拓展性强，可以在现有系统的基础上并行加入多根棒状光子晶体增益光纤进一步提高输出平均功率，还可以加入时间上脉冲分离/合成单元可以提高系统的输出脉冲能量。输出脉冲能量。输出脉冲能量。
技术研发人员：王井上 张瑶 王军利 魏志义 常国庆
受保护的技术使用者：中国科学院物理研究所
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/9/17