摘要： 在超高功率激光器中，如何避免種子光在放大過程中的脈沖變形和如何抑制受激布里淵散射具有十分重要的意義。上海昊量光電設備有限公司的合作伙伴法國Photline公司開發的鈮酸鋰電光調制器在超高功率激光器中進行脈沖預整形和光譜展寬能夠有效解決以上問題。
關鍵詞：超高功率激光器、脈沖整形、光譜展寬、鈮酸鋰電光調制器
目前,世界上很多國家都在研發能夠發出太瓦級功率的超高功率激光器。這類激光器主要應用于物質研究、基礎物理學、核聚變、強磁場與激光粒子加速等領域。目前，全球最著名的研究機構包括：LMJ at CEA, France; NIF at LLNL, USA, Rutherford Appleton Laboratory in UK。
上述所有的高能量激光器都是基于MOPA結構(Master Oscillator Power Amplifier)。在這種結構的激光器中，初始的種子激光承擔了產生所需要形狀脈沖的主要功能。既然由種子光產生的脈沖在放大過程中將會變形，那么具有對初始脈沖進行預整形的能力就尤為重要了。
作為專業的鈮酸鋰電光調制器制造商與服務商，法國Photline公司與上海昊量光電設備有限公司合作在鈮酸鋰電光調制器在超高功率激光光信號處理中的應用進行了深入的研究。
這篇文章主要對這類大型激光器最初幾米的信號處理，即光信號還在瓦級和被導入石英光纖的階段，進行了探討。
初始目標包括：
l 產生高消光比脈沖(≥50dB)
l 多樣化脈沖整形：暫時性的預畸變對于補償放大器階段產生的增益飽和是十分必要的。
l 控制脈沖光譜：光譜展寬對于放大后的抑制受激布里淵散射是十分必要的。
鈮酸鋰電光調制器(LiNbO3 Modulator)被證明是實現光信號的暫時性整形與光譜展寬的理想器件。法國Photline公司開發除了專門的一體化ModBox調制方案已實現以上功能。
超高消光比脈沖整形方案：ModBox-Pulse-50dB-1064
上海昊量光電設備有限公司所代理的Photline ModBox-Pulse-50dB-1064產品是一款能夠產生1064nm超高消光比與超短脈沖的光脈沖調制方案。
該設備集成了兩個調制級，第一級是基于一個聲光調制器(AOM), 第二級是基于兩個鈮酸鋰馬赫-曾德爾調制器(MZM)。兩個NIR-MX-LN系列調制器配有高性能脈沖射頻驅動與全自動偏壓控制電路以保證輸出穩定的光脈沖信號。
其中兩個NIR-MX-LN系列調制器是昊量光電合作伙伴Photline公司專門為1um近紅外波段設計的。鈮酸鋰外調制所固有的無以倫比的優勢為使用者提供了所希望的高帶寬與高消光比(up to 30dB)。同時，昊量光電合作伙伴Photline公司所專有的波導加工工藝使得NIR-MX-LN系列調制器在100mW輸入光功率下仍然能夠穩定地工作！
經過優化設計的ModBox-Pulse-50dB-1064nm一體化調制方案可輸出100ps窄脈寬和1Hz到幾MHz重頻的脈沖信號。該產品需要與外置的1064nm窄線寬激光器和短脈沖信號發生器配合使用。
ModBox-Pulse-50dB-1064nm一體化調制方案包括如下內容：
一個第一級調制器(AOM)，其作用是降低進入第二級調制的平均光功率。聲光調制器(AOM)產生的巨脈沖能夠被電光調制器分成許多個微小脈沖。
一對級聯的Photline 30dB ER NIR-MX-LN-10 MZ調制器，并配有脈沖射頻驅動與全自動偏壓控制電路。第二級的作用是將短脈沖列進行整形。
采用ModBox-Pulse-50dB-1064nm調制方案得到的光脈沖：
采用以下額外設備，得到了下圖中的結果：
l 1064nm窄線寬光纖激光器
l Kentech任意波形信號發生器
采用ModBox光譜展寬的光譜處理：
超高強度激光器中的各個不同放大級所得到的光功率密度已經遠遠足夠產生受激布里淵散射，而受激布里淵散射對于放大鏈中的光學器件會產生嚴重損傷或毀壞。為了削弱布里淵散射的影響，有必要通過產生多個邊帶的方法將信號光譜展寬。運用被高功率射頻發生器驅動的鈮酸鋰電光相位調制器可以得到這些邊帶。
展寬光譜的總帶寬為：△v=2 x m x f
其中，m是調制系數，f是調制頻率
實際中，f被定在2GHz范圍內，通過選擇合適的射頻正弦信號，得到m≈7。
因此，信號光譜被展寬至≈30GHz=110pm
其中的相位調制器是昊量光電代理的Photline公司NIR-MPX-LN-02調制器。該調制器采用與NIR-MX-LN 強度調制器相同的專利制作工藝。通過輸入38dBm功率的射頻信號，我們能夠得到足夠的邊帶和所需要的光譜寬度。
結論：
l 在超高強度激光器中，在進入放大器之前，NIR鈮酸鋰強度與相位調制器非常適合用于獲得所必需的短暫脈沖形狀與光譜形態。
l 級聯的馬赫-曾德爾調制器可產生50dB消光比的光脈沖，并且脈沖的上升下降沿很短，脈沖穩定性好，脈沖形狀可以多樣化。
l 相位調制器能夠產生足夠的邊帶以展寬光譜，避免受激布里淵散射在激光器放大級次中的影響。
l 上海昊量光電設備有限公司所代理的Photline一體化ModBox產品為高能量放大器和種子源提供理想的調制方案，提供多樣化與友好的用戶界面，幫助用戶實現理想的脈沖整形！
上海昊量光電設備有限公司攜手Photline公司為客戶提供專業的鈮酸鋰電光調制解決方案！
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