1.本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高功率和频激光产生方法、系统及其相位调制方法。
背景技术：2.红外激光通过二阶非线性过程，如倍频、和频以及光参量振荡等方法可以有效拓展激光的波长范围，实现可见光及紫外激光输出。可见光及紫外波段的激光在激光显示、金属加工、量子信息技术、激光遥感与探测、医学成像与治疗、以及冷原子等领域具有重要的应用。激光和频技术是获得高功率可见光与紫外激光的有效方式。在实际应用中，实现高效的和频转换效率以及高功率和频激光输出，需要两束高功率的单频激光泵浦，而单频激光功率提升受限于各种非线性效应，特别是受激布里渊散射，从而导致可见光与紫外激光功率受限，其中受激布里渊散射简称sbs。相位调制技术因诸多优点被广泛应用于高功率单频、窄线宽光纤激光的功率提升。
3.但相位调制过程，将单频激光线宽展宽后再放大，一定程度上破坏了激光的窄线宽特性，进一步影响和频激光线宽，不能获得高功率的单频或窄线宽和频激光。多个单频激光合束形成的少频激光，在放大过程中也可以抑制sbs，但因多个单频激光之间无固定相位关系，高功率放大过程中产生四波混频等，导致激光线宽进一步展宽，从而影响和频激光线宽特性，其中四波混频简称fwm。基于相位调制以及倍频的光谱压缩技术，可以有效的解决单频可见光和紫外激光输出功率低的问题，然而倍频方案需要方波或伪随机码等阶跃型信号进行固定调制深度的相位调制，产生高解调率的倍频激光，一般需要高质量的信号，往往成本较高，同时sbs抑制能力有限。
4.因此，如何避免相位调制过程中影响和频激光线宽，解决单频或窄线宽的可见光和紫外激光输出功率低的问题，产生高光谱强度、窄线宽的激光是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：5.本发明的第一个目的在于，针对现有技术中单频或窄线宽的可见光或紫外激光输出功率低的问题，提供一种高功率和频激光产生方法。
6.为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：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两个单频种子激光，采用两个驱动信号分别对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，改善非线性效应，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，相位调制时满足下述公式：
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，包括正弦信号、余弦信号、三角波信号、方波信号、脉冲信号等；伪随机码信号等幅值随时间阶跃型变化的信号。
13.作为本发明的优选技术方案：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、频率或码率，改变相位调制激光的调制深度和频率间隔。
14.作为本发明的优选技术方案：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。
15.作为本发明的优选技术方案：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。
16.本发明第三个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种相位调制方法。
17.为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：本发明的一种相位调制方法，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，相位调制时满足下述公式：其中，相位调制时满足下述公式：其中，
퐸
1、
퐸2为单频基频光电场强度，
퐸0表示入射单频基频光的振幅，
훽
1、
훽2为相位调制深度，φ1(t)
、
φ2(t)为相位调制函数，f1(ωt)
、
f2(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。
18.本发明的一种高功率和频激光产生方法、系统及其相位调制方法，将单频双种子激光相位调制和放大，使放大后的两束激光之间的相位调制项之和为常数，经过激光和频从而获得高功率单频和频激光产生，其中和频产生简称sfg，采用两个任意信号对和频的单频激光相位调制，使两束激光在和频装置中的相位调制项和为常数，通过和频过程就可以得到单频sfg，可以避免为抑制sbs导致的和频激光线宽展宽，保持单频激光在相位调制前
的和频线宽特性；本发明的一种高功率和频激光产生方法及其采用的相位调制方法，采用两个任意信号对用于和频的单频激光相位调制，可以避免装置复杂，从而降低系统成本；本发明通过调节信号发生器的幅值、频率和相位，就可以改变相位调制激光的调制深度、频率间隔以及信号间的相位或延迟，不仅可以灵活的降低单频激光的功率谱密度，从而更好的抑制sbs，而且可以灵活有效地调节两束激光在和频装置中的相位延迟，得到单频sfg。本发明的一种高功率和频激光产生方法及其相位调制方法，适用于任意两个单频种子激光的和频，应用范围广，其系统具有结构简单、调制灵活、输出功率高、稳定性好、成本低等特点，提供了一种高功率、高稳定性的单频激光和频技术的新方案，具有重要的实用价值和广泛的应用前景。
附图说明
19.图1是本发明提供的高功率和频激光产生装置示意图；图2是本发明提供的和频激光放大系统结构示意图a；图3是本发明提供的和频激光放大系统结构示意图b；图4是本发明提供的和频激光放大系统结构示意图c；图5是本发明提供级联的掺铒光纤激光放大器的结构示意图；图6是本发明提供并联的光纤激光放大器的结构示意图；图7是本发明提供的和频装置的结构示意图；附图中：第一单频激光器1；第二单频激光器2；信号发生器3；第一相位调制器4；第二相位调制器5；激光合束装置6；激光放大系统7，7.1是一级隔离器、7.2是一级放大器，7.3是二级隔离器、7.4是二级放大器，7.5是三级隔离器、7.6是三级放大器；隔离器8；激光和频装置9；9.1为光学聚焦透镜，9.2为和频晶体及其温控装置，9.3为分光镜，9.4为准直透镜；和频激光放大系统10。
具体实施方式
20.参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
21.本发明的一种高功率和频激光产生方法，其实现方法如下，选用两个线宽小于10 ghz、中心波长差不大于6微米的单频激光器输出两个单频种子激光，采用两个驱动信号分别对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，相位调制时满足下述公式：其中，相位调制时满足下述公式：
其中，
퐸
1、
퐸2为单频基频光电场强度，
퐸0表示入射单频基频光的振幅，
훽
1、
훽2为相位调制深度，φ1(t)
、
φ2(t)为相位调制函数，f1(ωt)
、
f2(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。
22.本发明中，采用两个幅值大小相等、符号相反的任意驱动信号，分别对两束单频激光相位调制，使和频时的两束激光的相位调制项之和为常数，从而获得单频和频激光输出。采用两个驱动信号，分别对两个单频激光进行相位调制，用于激光放大过程中抑制受激布里渊散射等非线性效应；进一步调节两个驱动信号间的延迟，使得相位调制与放大后，进行和频的两束激光的相位调制项和为常数，最终通过和频过程获得单频激光；其中，相位调制的两个驱动信号是任意信号，满足条件：两个驱动信号幅值相等、符号相反，两个驱动信号幅值相等包括完全相等或接近相等，且使得相位调制后的两束激光进行和频时，两束激光的相位调制项之和为常数。
23.当所述驱动信号为两个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，由于传输放大等产生的相位差，通过补偿该相位，使得和频的两束激光的相位调制项之和为常数。
[0024]
当所述驱动信号为两个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，通过调节两个信号间的时间延迟，使两束用于和频的激光相位调制项之和为常数，从而获得单频的和频激光输出。
[0025]
本发明的高功率和频激光产生方法，利用两个线宽均小于10 ghz、中心波长差不大于6微米的单频激光器分别通过两个相位调制器，对两个相位调制器分为别施加两个幅值大小相等或接近的任意信号，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，使得两束光通过放大器后，在和频装置中其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。
[0026]
本发明中的相位调制具有波长范围广、调节灵活的特点，调制过程既能有效抑制激光放大中的受激布里渊散射，并获得高功率激光，同时通过调节两个信号间的延迟，就可以获得单频和频激光输出，实现了高功率、高稳定性的单频或窄线宽可见激光的制备。
[0027]
本发明的一种高功率和频激光产生系统，包括：第一单频激光器1、第二单频激光器2、信号发生器3、第一相位调制器4、第二相位调制器5、和频激光放大系统10以及激光和频装置9。
[0028]
所述第一单频激光器1、第二单频激光器2分别连接所述第一相位调制器4、第二相位调制器5，所述第一相位调制器4、第二相位调制器5再共同连接所述和频激光放大系统10以及激光和频装置9；所述信号发生器3产生的两个信号，分别驱动所述第一相位调制器4和第二相位调制器5，使经过第一相位调制器4和第二相位调制器5，再经过和频激光放大系统10放大以及合束，最终进入激光和频装置9的两束激光上的相位调制项之和为常数，从而获得单频的和频激光输出。
[0029]
所述的和频激光放大系统10包括：激光合束装置6、激光放大系统7、隔离器8；所述的和频激光放大系统10连接方式可以是：所述激光合束装置6一端共同连接第一相位调制器4和第二相位调制器5，另一端与所述激光放大系统7连接，激光放大系统7输出激光再依次通过所述隔离器8；所述的和频激光放大系统10连接方式还可以是：所述第一相位调制器4和第二相位调制器5分别连接所述激光放大系统7。所述激光放大系统7共同连接激光合束装置6，再依次通过所述隔离器8；或所述激光放大系统7连接所述隔离器8，再共同连接所述激光合束装置6。
[0030]
所述第一单频激光器1和第二单频激光器2可以是稀土掺杂的固体激光器、固体拉曼激光器、分布反馈dfb半导体激光器、外腔半导体ecdl激光器、分布反馈dfb光纤激光器或分布式布拉格反射dbr光纤激光器等激光器，或上述激光器的任意组合，且产生单频激光的线宽均小于10 ghz；第一单频激光器1和第二单频激光器2中心波长差不大于6微米。
[0031]
所述的信号发生器3信号为周期性信号，包括正弦信号、余弦信号、三角波信号、方波信号、脉冲信号等；伪随机码信号等幅值随时间阶跃型变化的信号；及其他任意信号。
[0032]
所述信号发生器3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，也可以调节；所述信号发生器3产生的信号幅值可调，峰峰值不大于10 kv且偏置可调；所述信号发生器3产生的信号频率范围为0-100 ghz或码率为0-500 gbps；调节信号发生器3的输出幅值、频率或码率，可以分别改变相位调制激光的调制深度和频率间隔。
[0033]
所述第一相位调制器4和第二相位调制器5为带纤尾的电光相位调制器或空间电光相位调制器，由所述发生器3驱动；第一相位调制器4和第二相位调制器5输出端连接和频激光放大系统10。
[0034]
所述激光合束装置6为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、激光合束器或波分复用器wdm等具有激光合束功能的器件。
[0035]
所述激光放大系统7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、光纤拉曼放大器等，以及上述激光放大器的并连或者级联组合。
[0036]
所述和频装置9采用腔内倍频，腔外谐振倍频、单通倍频、级联单通倍频、双通倍频等。
[0037]
所述和频装置中的和频晶体为:周期性极化的铌酸锂ppln、掺氧化镁的周期性极化铌酸锂mgo:ppln、掺氧化镁的周期性极化的化学计量比钽酸锂mgo:ppslt、周期性极化的磷酸钛氧钾晶体ppktp、周期性极化的砷酸钛氧钾ppkta、砷酸钛氧钾kta、磷酸二氢钾(kdp)、磷酸二氘钾(dkdp)、β-偏硼酸钡晶体bbo、三硼酸锂晶体lbo、硼酸铋晶体bibo、硼酸锂铯晶体clbo或磷酸钛氧钾晶体ktp。
[0038]
本发明的一种相位调制方法，应用在激光和频技术中，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，相位调制时满足下述公式：
其中，
퐸
1、
퐸2为单频基频光电场强度，
퐸0表示入射单频基频光的振幅，
훽
1、
훽2为相位调制深度，φ1(t)
、
φ2(t)为相位调制函数，f1(ωt)
、
f2(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。
[0039]
实施例1如图1、图2、图5、图7所示，本发明的一种高功率和频激光产生方法，采用两个正弦信号，分别将两个线宽小于10 mhz的单频激光，进行正弦相位调制，展开光谱以抑制放大过程中的sbs效应，通过激光合束，使相位调制后的两束激光共同进入级联的激光放大器放大，进一步将放大后的激光通过隔离器后单通和频，通过调节两个正弦相位调制信号的相位差，从而获得高功率单频和频激光。
[0040]
本实施例中的一种高功率和频激光产生系统，包括第一单频激光器1为线宽10 mhz的单频分布反馈半导体激光器，中心波长1064 nm；第二单频激光器2为线宽2 mhz的单频分布反馈dfb光纤激光器，中心波长1064.5 nm；信号发生器3采用任意波信号源，产生两个正弦信号，频率均为100 mhz，输出幅值均为6 v，信号间的相位固定为π-π/5，分别驱动掺mgo的ln第一相位调制器4和mgo的ln第二相位调制器5，其中π/5为传输和放大过程中两束激光间的相位差。和频激光放大系统10连接为：所述激光合束装置6一端共同连接第一相位调制器4和第二相位调制器5，另一端与所述激光放大系统7连接，激光放大系统7输出激光再依次通过所述隔离器8。激光合束装置6，采用2
×
2的50：50分束器；激光放大系统7是级联的稀土掺杂光纤激光放大器，其增益光纤为掺镱光纤，其中7.1是一级隔离器、7.2是一级掺镱光纤放大器，7.3是二级隔离器、7.4是二级掺镱光纤放大器，7.5是三级隔离器、7.6是三级掺镱光纤放大器，此时n=2；隔离器8为1064 nm空间隔离器；激光和频装置9为单通和频结构，9.1为光学聚焦透镜，9.2为和频晶体ppslt及其温控装置，9.3为分光镜，9.4为准直透镜。
[0041]
本实施例中的的高功率和频激光产生系统中，两个正弦信号相位差为π/5，两束激光在和频装置中的相位调制项和为0，输出激光中心波长532.125 nm。
[0042]
实施例2如图1、图3、图6、图7所示，本发明的一种高功率和频激光产生方法，采用两个方波信号，将两个线宽小于4 mhz的单频激光，分别进行相位调制，展开光谱以抑制放大过程中的sbs效应；通过两台并联的激光放大器，分别对将两束激光进行放大，放大后的激光分别通过隔离器，最终共同通过激光合束，将两束激光进行单通和频；通过调节两个方波信号的相位差，从而获得高功率单频和频激光。本实施例中的一种高功率和频激光产生系统，包括第一单频激光器1为线宽1 mhz的单频外腔半导体ecdl激光器，中心波长1064 nm；第二单频激光器2为线宽4 mhz的单频分布反馈dfb光纤激光器，中心波长1319 nm；信号发生器3采用任意波信号源，产生两个方波信号，频率均为50 mhz，输出幅值均为8v，信号间的相位固定为π-π/8，分别驱动掺mgo的slt第一相位调制器4和mgo的slt第二相位调制器5，其中π/8为传输和放大过程中两束激光间的相位差。和频激光放大系统10连接方式为：所述第一相位
mhz的分布式布拉格反射dbr单频光纤激光器，中心波长1064.1 nm；第二单频激光器2为线宽2 mhz的单频拉曼光纤激光器，中心波长1319.2 nm；信号发生器3为伪随机码信号源，产生两路2
7-1的伪随机信号，伪码速率2 gbps，输出幅值7 v，信号间的时间延迟固定为910 ps，分别驱动掺mgo的ln第一相位调制器4和mgo的ln第二相位调制器5。和频激光放大系统10连接方式为：所述第一相位调制器4和第二相位调制器5分别连接所述激光放大系统7，所述激光放大系统7分别通过所述隔离器8，再共同连接激光合束装置6。激光放大系统7是并联的第一路稀土掺杂光纤激光放大器和第二路石英光纤拉曼激光器，其增益光纤分别为掺镱光纤和无源石英光纤，其中7.1是第一路一级隔离器、7.2是第一路一级掺镱光纤放大器，7.5是第一路二级隔离器、7.6是第一路二级掺镱光纤放大器，7.9是第一路三级隔离器、7.10是第一路三级掺镱光纤放大器；7.3是第二路一级隔离器、7.4是第二路一级掺镱光纤放大器，7.7是第二路二级隔离器、7.8是第二路二级掺镱光纤放大器，7.11是第二路三级隔离器、7.15是第二路三级掺镱光纤放大器，此时n=2；隔离器8为空间隔离器，包括1064 nm与1319nm隔离器；和频装置9为单通和频结构，9.1为光学聚焦透镜，9.2为和频晶体lbo及其温控装置，9.3为分光镜，9.4为准直透镜。
[0049]
本实施例中的高功率和频激光产生系统中，两个2
7-1的伪随机信号时间延迟固定为910 ps，两束激光在和频装置中的相位调制项和约为0，输出激光中心波长589 nm。
[0050]
实施例5：如图1、图2、图6、图7所示，本发明的一种高功率和频激光产生方法，采用两个2
3-1的伪随机信号，将两个线宽小于1 mhz的单频激光，分别进行相位调制，展开光谱以抑制放大过程中的sbs效应；两束激光通过激光合束，进行级联激光放大，对将两束激光进行放大，放大后的激光分别通过隔离器，最终进行单通和频；通过调节两路2
3-1的伪随机信号的时间延迟，从而获得高功率单频和频激光。
[0051]
本实施例中的一种高功率和频激光产生系统，包括第一单频激光器1为线宽小于0.5 mhz的单频外腔半导体ecdl激光器，中心波长1560 nm，第二单频激光器2为线宽1 mhz的单频外腔半导体ecdl激光器，中心波长1550 nm；信号发生器3为伪随机码信号源，产生两路2
3-1的伪随机信号，伪码速率1.71 gbps，输出幅值10 v，信号间的时间延迟固定为800 ps。和频激光放大系统10连接为：所述激光合束装置6一端共同连接第一相位调制器4和第二相位调制器5，另一端与所述激光放大系统7连接，激光放大系统7输出激光再依次通过所述隔离器8。激光合束装置，采用2
×
2的50：50光纤耦合器；激光放大系统7是级联的掺铒光纤激光放大器，其增益光纤为掺铒光纤，其中7.1是一级光纤隔离器、7.2是一级掺铒光纤放大器，7.3是二级光纤隔离器、7.4是二级掺铒光纤放大器，此时n=1；隔离器8为1550 nm空间隔离器；和频装置9为双通和频结构，9.1为光学聚焦透镜，9.2包含和频晶体ppln、凹面全反射镜对1560nm和1550 nm高反及其温控装置，9.3为777.5 nm分光镜，9.4为和频光准直透镜。
[0052]
本实施例的高功率和频激光产生系统中，两个2
3-1的伪随机信号时间延迟固定为800 ps，两束激光在和频装置中的相位调制项和约为0，输出激光中心波长777.492 nm。
[0053]
本发明的一种高功率和频激光产生方法及系统，在对和频的单频双种子激光相位调制和放大，实现高功率输出，并进一步通过和频过程得到高功率单频激光；其中，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，并使其在和频过程中相位调
制项和为常数，有效突破传统单频可见激光技术的功率限制，实现了高功率、高稳定性的单频和频频可见激光输出。
[0054]
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。
技术特征：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ω1和ω2的两个单频种子激光，采用两个驱动信号分别对角频率为ω1和ω2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，相位调制满足公式：其中，相位调制满足公式：其中，
퐸
1、
퐸2为单频基频光电场强度，
퐸0表示入射单频基频光的振幅，
훽
1、
훽2为相位调制深度，φ1(t)
、
φ2(t)为相位调制函数， f1(ωt)
、
f2(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，相位调制时满足下述公式：其中，相位调制时满足下述公式：其中，
퐸
1、
퐸2为单频基频光电场强度，
퐸0表示入射单频基频光的振幅，
훽
1、
훽2为相位调制深度，φ1(t)
、
φ2(t)为相位调制函数，f1(ωt)
、
f2(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。
技术总结本发明的一种高功率和频激光产生方法、及系统及其相位调制方法，将两个单频激光器输出两个单频种子激光，采用两个驱动信号分别对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，通过非线性晶体和频得到单频激光输出。本发明具有波长范围广、结构简单紧凑、设计灵活、成本低等优点，能有效突破传统单频可见激光技术的功率限制，为高功率、高稳定性的单频可见激光技术提供了新的技术方案，具有重要的实用价值和应用前景。价值和应用前景。价值和应用前景。
技术研发人员：冯衍 曾鑫 林治全
受保护的技术使用者：国科大杭州高等研究院
技术研发日：2022.06.01
技术公布日：2022/7/5
