1.一种高功率和频激光产生方法,其特征在于:其实现方法如下,两个单频激光器输出角频率为ω 1 和ω 2 的两个单频种子激光,采用两个驱动信号分别对角频率为ω 1 和ω 2 的两个单频激光进行相位调制,相位调制同时对两个种子激光施加幅值相等、符号相反的任意信号,使得两个单频激光线宽展宽并让两束激光进入激光放大器,同时进一步调节两个信号间的延迟,两束光通过激光放大器后进入和频装置,和频装置中和频的激光的相位调制项之和为常数,最终通过非线性晶体和频得到单频激光输出,其中,相位调制满足公式:其中,𝐸 1、 𝐸 2 为单频基频光电场强度,𝐸 0 表示入射单频基频光的振幅,𝛽 1、 𝛽 2 为相位调制深度,φ 1 (t) 、 φ 2 (t)为相位调制函数, f 1 (Ωt) 、 f 2 (Ωt)为与时间相关的任意函数, t为时间, i 为虚数单位,Ω为相位调制函数所包含的频率,φ为两束激光在相位调制至和频的传输过程中因传输放大产生的相位差,C为常数。
2.如权利要求1所述的高功率和频激光产生方法,其特征在于:所述驱动信号为两个信号,当驱动信号为周期性的正弦、余弦、方波或三角波时,两者相位差位于[nπ-φ-π/4, nπ+φ+π/4]范围内,n为奇数、φ为两束激光在相位调制至和频的传输过程中因传输放大产生的相位差,调节驱动信号补偿该相位差,以实现用于和频的两束激光的相位调制项之和为常数。
3.如权利要求 1所述的高功率和频激光产生方法,其特征在于:所述驱动信号为两个信号,所述驱动信号为周期性的脉冲、伪随机信号或其他任意信号时,两个信号幅值相等、符号相反,调节两个驱动信号间的时间延迟,以实现经过相位调制和放大后,用于和频的两束激光相位调制项之和为常数。
4.采用权利要求1-3任一权利要求所述方法的高功率和频激光产生系统,其特征在于:包括两个线宽小于10 GHz、中心波长差不大于6微米的第一单频激光器和第二单频激光器、信号发生器、第一相位调制器、第二相位调制器、和频激光放大系统以及激光和频装置;所述信号发生器产生的两个驱动信号,分别驱动所述第一相位调制器和第二相位调制器对两个单频激光进行相位调制,改善放大过程中的非线性效应,再经过和频激光放大系统放大以及合束,最终进入激光和频装置的两束激光上的相位调制项之和为常数,获得单频的和频激光输出。
5.如权利要求4所述的高功率和频激光产生系统,其特征在于:和频激光放大系统包括激光合束装置、激光放大系统、隔离器;所述激光合束装置一端共同连接第一相位调制器和第二相位调制器,另一端与所述激光放大系统连接,激光放大系统输出的激光再通过所述隔离器;或,所述第一相位调制器和第二相位调制器分别连接所述激光放大系统,所述激光放大系统共同连接激光合束装置,再通过所述隔离器;或,所述第一相位调制器和第二相位调制器分别连接所述激光放大系统,所述激光放大系统连接所述隔离器,再共同连接所述激光合束装置或,所述激光合束装置选用带尾纤的光纤激光分束器或耦合器、激光分束镜、二向色镜、偏振分束器或激光合束器或波分复用器。
6.如权利要求4所述的高功率和频激光产生系统,其特征在于:所述信号发生器为信号幅值可调的信号发生器,峰值不大于10 kV且偏置可调,所述信号发生器产生的信号频率范围为0-100 GHz或码率为0-500 Gbps;所述信号发生器可以产生多个信号,信号间的相位或时间延迟可以相互锁定和调节;所述的信号发生器发出的驱动信号选用周期性信号或非周期性的任意信号,所述周期性信号选用正弦信号、余弦信号、三角波信号、方波信号、脉冲信号;伪随机码信号,以及幅值随时间阶跃型变化的信号。
7.如权利要求4所述的高功率和频激光产生系统,其特征在于:所述第一相位调制器和第二相位调制器为带纤尾的电光相位调制器或空间电光相位调制器,由所述信号发生器调节的输出幅值、时间延迟、频率或码率,分别改变相位调制激光的调制深度、相位和频率间隔。
8.如权利要求4所述的高功率和频激光产生系统,其特征在于:所述激光放大系统包括并联或者级联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器、光纤拉曼放大器。
9.如权利要求4所述的高功率和频激光产生系统,其特征在于:所述和频装置采用腔内倍频,腔外谐振倍频、单通倍频、级联单通倍频、双通倍频;所述和频装置中的和频晶体选用:周期性极化的铌酸锂、掺氧化镁的周期性极化铌酸锂、掺氧化镁的周期性极化的化学计量比钽酸锂、周期性极化的磷酸钛氧钾晶体、周期性极化的砷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸二氢钾、磷酸二氘钾、β-偏硼酸钡晶体、三硼酸锂晶体、硼酸铋晶体、硼酸锂铯晶体或磷酸钛氧钾晶体。
10.一种相位调制方法,应用在激光和频技术中,其特征在于:采用两个驱动信号分别对两个单频激光进行相位调制,并对调制后的激光进行放大;相位调制时,对两个种子激光施加幅值相等、符号相反的任意信号,使放大后两束激光的相位调制项之和为常数;其中,相位调制时满足下述公式:其中,𝐸 1、 𝐸 2 为单频基频光电场强度,𝐸 0 表示入射单频基频光的振幅,𝛽 1、 𝛽 2 为相位调制深度,φ 1 (t) 、 φ 2 (t)为相位调制函数,f 1 (Ωt) 、 f 2 (Ωt)为与时间相关的任意函数, t为时间, i 为虚数单位,Ω为相位调制函数所包含的频率,φ为两束激光在相位调制至和频的传输过程中因传输放大产生的相位差,C为常数。