在基于钛宝石啁啾脉冲放大(CPA)技术获得拍瓦级输出的激光装置中, 光谱发射截面的不同和饱和放大的影响会使放大光谱产生增益窄化和光谱红移。光谱红移效应普遍存在于激光放大过程中, 尤其在高能量饱和放大时更加严重。基于中国科学院上海光学精密机械研究所5.0 PW激光装置的实验结果, 针对Apollon-10 PW激光装置的光谱控制, 在理论上提出一种基于光-光同步放大的光谱整形技术, 用以抑制高能量放大过程中的光谱红移。该技术基于传统的放大模型, 通过在功放级引入短脉冲抽运, 利用抽运光和啁啾种子光同步放大的方式抑制了光谱的红移。该技术无需引入任何其他光学器件, 也不会引入附加损耗, 操作简单。数值模拟结果表明, 利用该技术可以有效地对放大的光谱进行整形, 抑制了光谱红移效应。

提出了一种基于光谱整形的频域光学相干层析成像分辨率增强技术。利用光源的自身谱形对探测的频域信号进行整形，以获得深度分辨率更高的空域信号。理论分析和模拟结果表明，对谱形为高斯型和非高斯型的光源，使用该技术均可提高分辨率。

超短激光脉冲和脉冲序列优良的时间和空间分辨特性使其被广泛应用于物理、生物以及化学领域。 脉冲整形技术作为超短激光脉冲的一个重要研究领域，受到人们的广泛重视。光纤器件由于其插入损耗低、易于集成等优点，被广泛应用于脉冲整形领域。针对超短脉冲的产生、任意波形光脉冲的产生以及微波/毫米波的产生三个应用领域，详细介绍了基于光纤器件的脉冲整形技术。

为了在光参量啁啾脉冲放大系统中获得百飞秒脉冲，需要对注入种子啁啾脉冲进行光谱整形来补偿增益窄化、增益饱和以及自相位调制。利用时域整形的抽运光在参量耦合过程中对注入超高斯啁啾种子光进行任意光谱整形是一种新型的光谱整形方法，与在参量作用之前对种子光的光谱整形进行对比，它不会引入光谱相位调制，而且光谱整形和能量放大可以同时进行，通过数值模拟可知两种方案对于注入抽运光和种子光的稳定性要求基本相同。为了保证参量作用后的信号光的能量抖动优于±5%，对于抽运光来说，其峰值光强变化必须控制在±1%以下，而对于输入的种子光光强可以控制在±3%以下。

在千焦拍瓦高功率放大系统设计中,激光脉冲的时空和光谱整形技术一直受到人们的广泛关注。利用反应离子束刻蚀等微纳超精细加工而成的多层电介质结构反射镜可在高功率条件下实现啁啾脉冲的光谱整形。在光谱整形介质结构反射镜的设计与制造中,需要根据要求的反射率来合理提出反应离子束刻蚀误差容限指标。推导出反应离子束刻蚀误差容限的解析表达式。针对神光Ⅱ千焦拍瓦高功率放大系统设计中提出的多层介质光谱调制反射镜,分析了调制结构反射镜各层加工的容许误差,确定了反应离子束刻蚀误差容限指标。研究表明:刻蚀高折射率介质的加工误差容限为35 nm;刻蚀低折射率介质的加工误差容限为62 nm。此外,还从使用需要和加工难易的角度,对刻蚀方案进行了讨论。就加工难易程度而言,优选反应离子束刻蚀方案,且采用刻蚀并残留低折射率介质的方案更容易实现。

经过正弦相位调制产生的宽带光脉冲在传输放大过程中, 由于光谱成分改变, 会产生调频到调幅(FM-to-AM)的转变, 造成脉冲时域上的强度调制。由于光谱带宽较小(约0.3 nm), 其细微结构难以精确测量。为了控制这种效应, 提出了一种通过波形测量来引导光谱整形的补偿方法。通过测量传输前后的时间波形, 采用G-S迭代解算出整形光谱分布, 利用液晶空间光调制器进行光谱整形, 补偿FM-to-AM效应。通过数值模拟, 对方法的细节进行了改进, 提出了测量仪器的指标要求。结果表明, 在一定传输条件下, 该方法能够有效控制FM-to-AM效应, 解决时域强度调制问题。

为了获得更高功率的输出激光脉冲, 需要将注入到主放大链的种子脉冲进行光谱整形来补偿放大过程中的增益窄化效应。利用展宽器中啁啾脉冲的光谱具有空间排布的特点, 采用石英晶体平凸透镜空间光强度调制器间接地实现窄带激光脉冲的光谱整形, 在展宽器的输出端获得了光谱呈平顶分布的种子啁啾脉冲。通过调节偏振片的透偏方向, 可方便地调谐输出脉冲光谱的形状。

在千焦耳拍瓦高功率放大系统设计中, 激光脉冲的时空和光谱整形技术一直受到人们的广泛关注。利用经光学微纳超精细加工而成的电介质结构反射镜可在高功率条件下实现啁啾脉冲的光谱整形。在光谱整形介质结构反射镜的设计与制造中, 需要根据加工精度来合理设计数控加工的控制结构函数以及加工刻蚀深度结构函数。针对神光Ⅱ千焦耳拍瓦高功率放大系统设计中提出的多层介质光谱调制反射镜, 推导出数控加工的控制结构函数及其刻蚀深度结构函数, 并通过数值模拟计算, 分析了调制结构反射镜逼近调制函数的效果及其光谱调制特性。

A new spectrum shaping method, based on electro-optic modulation, to alleviate gain narrowing in chirped pulse amplification (CPA) system, is described and numerically simulated. Near-Fourier transform-limited seed laser pulse is chirped linearly through optical stretcher. Then the chirped laser pulse is coupled into integrated waveguide electro-optic modulator driven by an aperture-coupled-stripline (ACSL) electrical-waveform generator, and the pulse shape and amplitude are shaped in time domain. Because of the direct relationship between frequency interval and time interval of the linearly chirped pulse, the laser pulse spectrum is shaped correspondingly. Spectrum-shaping examples are modeled numerically to determine the spectral resolution of this technique. The phase error introduced in this method is also discussed.

A new spectrum shaping method, based on electro-optic modulation, to alleviate gain narrowing in chirped pulse amplification (CPA) system, is described and numerically simulated. Near-Fourier transform-limited seed laser pulse is chirped linearly through optical stretcher. Then the chirped laser pulse is coupled into integrated waveguide electro-optic modulator driven by an aperture-coupled-stripline (ACSL) electrical-waveform generator, and the pulse shape and amplitude are shaped in time domain. Because of the direct relationship between frequency interval and time interval of the linearly chirped pulse, the laser pulse spectrum is shaped correspondingly. Spectrum-shaping examples are modeled numerically to determine the spectral resolution of this technique. The phase error introduced in this method is also discussed.