掺镱大模场光纤放大过程中相位噪声抑制和载波包络相位操控的研究

高重复频率超短激光脉冲放大过程中相位噪声与瞬时电场强度相关的非线性实验具有深远的影响，它在阿秒科学和光频标测量学领域发挥着举足轻重的作用。本项目研究拟采用基于高重复频率、多级级联放大技术与预先平衡补偿相位噪声相结合的新方法，抑制高重复频率、多级级联放大过程中热效应、非线性积分、泵浦光强度抖动和自发放大辐射等效应引入的相位噪声，实现近红外波段的高重复频率、载波包络相位稳定的激光脉冲输出。完善基于超短激光脉冲时频域控制的基本理论，深入研究高功率光子晶体光纤多级级联放大过程中相位噪声抑制的新现象，探究其物理规律与控制条件，形成高功率超短激光脉冲载波包络相位操控的新方法。本项目研究将解决高重复频率超短激光脉冲高功率多级级联放大中相位噪声抑制、高阶非线性过程中相干传递等关键科学问题，推进该领域的研究发展，在精密光谱学和极端非线性光学等前沿领域将获得重要应用。

本项目研究发展基于强场超快光场时频域精密操控的新原理与新概念，探索在超快时间尺度与超短波段范畴更大程度地操控光场，通过紫外和极紫外波段新频率范畴光场时域与频域精密操控的密切结合，研究实现原子分子精密测控。本项目重点研究了高重复频率超短脉冲的放大与相位噪声抑制技术，对脉冲相干合成放大、时-频域可分辨精密光谱测量、紫外光梳的产生、中远红外光梳的产生和光频率合成等前沿科学和尖端技术的发展起到了促进作用。本课题开展了超短脉冲的产生、高重复频率锁模脉冲的实现、脉冲精密同步控制、超短脉冲功率放大以及脉冲载波包络相位噪声补偿和精密控制等几个方面的研究工作。同时，本项目针对超短脉冲放大过程中的附加相位噪声问题，采用了级联啁啾脉冲放大技术有效抑制了脉冲放大过程中的自发辐射噪声和高阶非线性噪声，并利用基于声光频移器的前馈式零频噪声补偿技术实现了对高功率超短脉冲载波包络相位噪声的抑制。拓展研究将光学频率梳技术开拓到极紫外波段新时频范畴涉及的关键科学问题；突破实现周期量级超快光场的非线性传输、相位操控、整形与操控, 以及极紫外波段时频范畴的飞秒光学频率梳技术的开拓发展等创新技术。