CN113708203B - 一种稳定高功率超短脉冲产生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种稳定高功率超短脉冲产生系统，属于光电子设备技术领域。其结构有其结构有包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、光耦合器(3)、可饱和吸收体(4)、偏振敏感隔离器(5)、电控偏振控制器(6)、光纤偏振分束器(7)、掺镱光纤(8)、反馈回路(9)、准直器(10)、预处理模块(11)、光谱整形模块(12)、光纤放大模块(13)等。本发明能够输出超短光脉冲，在有限的泵浦功率条件下，使光脉冲能够获得更高的能量。

Description

一种稳定高功率超短脉冲产生系统
技术领域
本发明属于光电子设备技术领域，特别涉及一种稳定高功率超短脉冲产生系统。
背景技术
光学激光技术正在向广度和深度方向不断持续地发展。与传统的半导体激光器和固体激光器相比，光学激光系统具有更多优势。超快光学激光系统的发展直接将物理、化学、生物、材料、信息科学等领域的研究引向微观超快过程研究，开辟了量子控制化学、半导体相干光谱学等新领域。超短脉冲为分析自然界中的超快物理现象提供了更好的工具，对整个科学领域产生了巨大影响。
光学激光系统中通常采用调Q和锁模两种技术产生激光脉冲。锁模包括主动锁模和被动锁模，其中，主动锁模通过外部周期信号控制谐振腔的参数，被动锁模使用腔内锁模装置产生超短脉冲。调Q技术是将激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使激光脉冲的峰值功率提高几个数量级，但是相比于锁模技术很难达到飞秒级别。主动锁模光纤激光系统容易受到外界的影响，导致其稳定性较差。被动锁模光纤激光系统结构简单、成本低且可靠性高，输出激光脉冲的脉冲宽度可短至飞秒量级，但其输出激光脉冲的能量难以达到高量级。
相干光束合成和分频脉冲放大技术，是通过合成几束高功率的激光脉冲从而获得更高功率激光脉冲的同时，基本保持激光的光脉冲质量并提高激光脉冲的亮度。但是，不论是在实验室环境下还是在工业生产环境下，很难在足够稳定的方式下得到高功率的相位相干性，并且需要精确并且稳定的匹配波前相位和偏振方向。
综上所述，目前现有的获得稳定高功率超短激光脉冲的系统均各自存在固有的缺点，还需要进一步完善。
发明内容
为了克服传统系统产生的脉冲功率不够高、脉宽不够小的缺点，本发明提供一种稳定高功率超短脉冲产生系统，通过光纤放大模块实现脉冲的功率放大，通过光谱整形模块获得超短脉冲，从而获取稳定高功率超短脉冲。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种稳定高功率超短脉冲产生系统，其结构有，泵浦源1与波分复用器2的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺镱光纤8与光波分复用器2的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13相连；
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903、A/D转换器904与MCU906的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经过第一预处理隔离器1101、第一预处理半波片1102、第一预处理凸透镜1103、第一预处理凹透镜1104后，入射至第一预处理准直器1105中，第一预处理准直器1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至预处理光栅1107上，预处理光栅1107输出的光脉冲经预处理凸面镜1108传输至预处理凹面镜1109，预处理凹面镜1109将光脉冲反射回预处理凸面镜1108，预处理凸面镜1108再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1109，预处理凹面镜1109将光脉冲反射回预处理凸面镜1108，预处理凸面镜1108将光脉冲传输至预处理光栅1107，预处理光栅1107将光脉冲传输至第二预处理反射镜1110，第二预处理反射镜1110将光脉冲反射回预处理光栅1107，光脉冲经预处理光栅1107后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1108、预处理凹面镜1109传输，多次反射后光脉冲回到预处理光栅1107，预处理光栅1107将光脉冲反射至第三预处理反射镜1111，第三预处理反射镜1111将光脉冲入射到第二预处理准直器1112，光脉冲经第二预处理准直器1112、第二预处理凹透镜1113、第二预处理凸透镜1114、第三预处理凸透镜1115、声光调制器1116、第四预处理凸透镜1117、第二预处理隔离器1118、第二预处理半波片1119、第五预处理凸透镜1120、第三预处理准直器1121、预处理掺镱光纤1122、第四预处理准直器1123、第六预处理凸透镜1124后，入射到第四预处理反射镜1125上，预处理光电二极管1128产生的泵浦光经第五预处理准直器1127、第七预处理凸透镜1126后，入射到第四预处理反射镜1125上，与之前入射到第四预处理反射镜1125的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第四预处理反射镜1125反射至第五预处理反射镜1129，经第五预处理反射镜1129反射至第三预处理半波片1130中，通过第三预处理半波片1130的光脉冲最后由预处理四分之一波片1131输出；
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202反射至光谱整形滤波器1203，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204、第三光谱整形反射镜1205反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206反射至第五光谱整形反射镜1207，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209再反射至第一光谱整形凹面镜1208，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211后，传输至第二光谱整形凹面镜1213，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215后再反射至第七光谱整形反射镜1212，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出；
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大隔离器1301后依次通过第一光纤放大半波片1302、第一光纤放大凸透镜1303、第一光纤放大准直器1304、光纤放大掺镱光纤1305、第二光纤放大准直器1306、第二光纤放大凸透镜1307后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，光纤放大光电二极管1311产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310、第三光纤放大凸透镜1309后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲经光纤放大四分之一波片1314传输至第三光纤放大反射镜1315，第三光纤放大反射镜1315将光脉冲反射至第一光纤放大光栅1316上，第一光纤放大光栅1316将光脉冲反射至第二光纤放大光栅1317上，第二光纤放大光栅1317再将光脉冲反射至第四光纤放大反射镜1318上，光脉冲到达第四光纤放大反射镜1318后，按输入路线反射回到第三光纤放大反射镜1315，光脉冲输出。
有益效果：
1、本发明使用掺镱光纤设计光纤放大模块，有效提高了系统脉冲的功率。
2、本发明利用光谱整形模块，使系统能够输出超短脉冲。
3、本发明使用57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成光谱整形滤波器，有效补偿了光脉冲能量提高后的增益窄化效应。
4、本发明在有限泵浦功率条件下，利用声光调制器降低光脉冲重复频率，使光脉冲能够获得更高的能量。
附图说明：
图1是本发明的总体结构框图。
图2是本发明使用的反馈回路。
图3是本发明使用的预处理模块。
图4是本发明使用的光谱整形模块。
图5是本发明使用的光纤放大模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理进一步说明，应理解，附图中所标记的元器件参数为以下实施例使用的优选参数，而不是对保护范围的限制。
实施例1本发明的整体结构
如图1所示，本发明的整体结构有，泵浦源1(OCLARO公司的LC962U型泵浦源，中心波长980nm，最大单模输出光功率为750mW)与波分复用器2(COMCORE公司980/1060nm单模光纤波分复用器)的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3(OZ-OPTICS公司生产的型号为FUSED-12-1060-7/125-50/50-3U-3mm的光纤耦合器)的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4(德国BATOP公司SA-1064-25-2ps-FC/PC可饱和吸收体)的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5(Conoptics公司714偏振敏感隔离器)的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6(General Photonics公司MPC-201偏振敏感隔离器)的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺镱光纤8(Nufern公司PM-YD F-HI掺镱光纤)与光波分复用器2的公共端相连。上述结构构成了传统的锁模光纤激光器谐振腔。
本发明在传统的锁模光纤激光器谐振腔的基础上，还有反馈回路、预处理模块、光谱整形模块、光纤放大模块构成的脉冲优化系统，结构为，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116(Gooch&Housego公司Fiber-Q声光调制器)相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10(WT&T公司M011准直器)的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13相连。
实施例2反馈回路
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901(Thorlabs公司RX25BF光电探测器)的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902(Innolume公司SOA-1080-20-HI-40dB放大器)的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903(YUNSANDA公司CW4L2滤波器)、A/D转换器904与MCU906(STMicroelectronics公司STM32MP157FAC1MCU)的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905(Texas Instruments公司MPY634分频器)与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作。
实施例3预处理模块
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经过第一预处理隔离器1101、第一预处理半波片1102(恒洋光学WPZ2310-248半波片)、第一预处理凸透镜1103(恒洋光学GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一预处理凹透镜1104(恒洋光学GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)后，入射至第一预处理准直器1105(WT&T公司M011准直器)中，第一预处理准直器1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106(恒洋光学GMH12-005-AU反射镜)上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至预处理光栅1107(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94预处理光栅)上，预处理光栅1107输出的光脉冲经预处理凸面镜1108(MNSD公司凸面镜)传输至预处理凹面镜1109(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，预处理凹面镜1109将光脉冲反射回预处理凸面镜1108，预处理凸面镜1108再次将光脉冲传输至预处理凹面镜1109，预处理凹面镜1109再次将光脉冲反射回预处理凸面镜1108，预处理凸面镜1108将光脉冲传输至预处理光栅1107，预处理光栅1107将光脉冲传输至第二预处理反射镜1110(Purshee Experiment公司BK-7反射镜)，第二预处理反射镜1110将光脉冲反射回预处理光栅1107，光脉冲经预处理光栅1107后按上文所述路线再次经预处理凸面镜1108、预处理凹面镜1109传输，多次反射后光脉冲回到预处理光栅1107，预处理光栅1107将光脉冲反射至第三预处理反射镜1111(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第三预处理反射镜1111将光脉冲入射到第二预处理准直器1112(WT&T公司M011准直器)上，光脉冲经第二预处理准直器1112、第二预处理凹透镜1113(恒洋光学公司GLH16-8x4-004-NIR凹透镜)、第二预处理凸透镜1114(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理凸透镜1115(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、声光调制器1116、第四预处理凸透镜1117(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第二预处理隔离器1118(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第二预处理半波片1119(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第五预处理凸透镜1120(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理准直器1121(WT&T公司M011准直器)、预处理掺镱光纤1122(Nufern公司PM-YDF-HI光纤)、第四预处理准直器1123(WT&T公司M011准直器)、第六预处理凸透镜1124(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第四预处理反射镜1125(恒洋光学GMH12-005-AU)上，预处理光电二极管1128(DILAS公司D4F2P22-976)产生的泵浦光经第五预处理准直器1127(WT&T公司M011准直器)、第七预处理凸透镜1126(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第四预处理反射镜1125(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，与之前入射到第四预处理反射镜1125的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第四预处理反射镜1125反射至第五预处理反射镜1129(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第五预处理反射镜1129反射至第三预处理半波片1130(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第三预处理半波片1130的光脉冲最后由预处理四分之一波片1131(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)输出。预处理模块11压缩脉冲的光谱宽度，降低了脉冲重复频率有效防止放大后的脉冲损伤器件，提高了脉冲能量。
实施例4光谱整形模块
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201(Fibe rPro公司PC1100)入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至光谱整形滤波器1203(Bo nphot Optoelectronics公司WLTF-BA滤波器)，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第三光谱整形反射镜1205(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至第五光谱整形反射镜1207(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)再反射至第一光谱整形凹面镜1208(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211(CRI公司SLM-256-NIR空间光调制器)后，传输至第二光谱整形凹面镜1213(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)后再反射至第七光谱整形反射镜1212(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出。光谱整形模块12减少了增益带宽附近的频谱分量，补偿输出脉冲的色散。
实施例5光纤放大模块
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大隔离器1301(恒阳光学公司HOI-005-532隔离器)后依次通过第一光纤放大半波片1302(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一光纤放大凸透镜1303(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一光纤放大准直器1304(WT&T公司M011准直器)、光纤放大掺镱光纤1305(Nufern公司PM-YDF-HI)、第二光纤放大准直器1306(WT&T公司M011准直器)、第二光纤放大凸透镜1307(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光纤放大光电二极管1311(DILAS公司D4F2P22-976光电二极管)产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310(WT&T公司M011准直器)、第三光纤放大凸透镜1309(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲经光纤放大四分之一波片1314(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)传输至第三光纤放大反射镜1315(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第三光纤放大反射镜1315将光脉冲反射至第一光纤放大光栅1316(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)上，第一光纤放大光栅1316将光脉冲反射至第二光纤放大光栅1317(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)上，第二光纤放大光栅1317再将光脉冲反射至第四光纤放大反射镜1318(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光脉冲到达第四光纤放大反射镜1318后，按输入路线反射回到第三光纤放大反射镜1315，光脉冲输出。光纤放大模块13对脉冲进行了功率放大。
实施例6本发明的工作原理
结合上述各实施例及各附图，说明本发明的工作原理。
传统锁模光纤激光器谐振腔产生光脉冲，预处理模块11压缩了光脉冲光谱的宽度，提高了光脉冲能量。预处理光栅1107、预处理凸面镜1108、预处理凹面镜1109和第二预处理反射镜1110组合后，可以压缩光谱宽度，防止放大后的光脉冲损坏光学器件。在有限泵浦功率条件下，声光调制器1116可以降低光脉冲重复频率，以便光脉冲在接下来的结构中获得更高的能量。预处理掺镱光纤1122提高了光脉冲的能量。光脉冲能量提高后，会有增益窄化效应，限制光脉冲宽度。由57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成的光谱整形滤波器1203补偿了这种影响，减小增益带宽附近的频谱分量。第一光谱整形光栅1210、第二光谱整形光栅1215、第一光谱整形凹面镜1208、第二光谱整形凹面镜1213和空间光调制器1211组成色散补偿结构，补偿光脉冲色散。色散补偿后，光纤放大模块13对光脉冲进行功率放大，获得高功率光脉冲。

Claims (1)

1.一种稳定高功率超短脉冲产生系统，其结构有，泵浦源(1)与波分复用器(2)的980nm端相连，波分复用器(2)的1550nm端与光耦合器(3)的输入端相连，光耦合器(3)的输出端与可饱和吸收体(4)的一端相连，可饱和吸收体(4)的另一端与偏振敏感隔离器(5)的输入端相连，偏振敏感隔离器(5)的输出端与电控偏振控制器(6)的输入端相连，电控偏振控制器(6)的输出端与光纤偏振分束器(7)的输入端相连，光纤偏振分束器(7)的输出端通过掺镱光纤(8)与波分复用器(2)的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器(7)的另一个输出端与反馈回路(9)的输入端相连，反馈回路(9)的一个输出端与电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，反馈回路(9)的另一个输出端与预处理模块(11)中的声光调制器(1116)相连，光耦合器(3)的另一个输出端与准直器(10)的输入端相连，准直器(10)的输出端与预处理模块(11)的一端相连，预处理模块(11)的另一端与光谱整形模块(12)的输入端相连，光谱整形模块(12)的输出端与光纤放大模块(13)相连；
所述的反馈回路(9)的结构为，光电探测器(901)的输入端作为反馈回路(9)的输入端，与所述的光纤偏振分束器(7)相连，光电探测器(901)的输出端与放大器(902)的输入端相连，放大器(902)的一个输出端通过滤波器(903)、A/D转换器(904)与MCU(906)的一个输入端相连，放大器(902)的另一个输出端通过分频器(905)与MCU(906)的另一个输入端相连，MCU(906)作为反馈回路(9)的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块(11)中的声光调制器(1116)相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块(11)具有如下的光路结构，光脉冲经过预处理模块的第一隔离器(1101)、预处理模块的第一半波片(1102)、预处理模块的第一凸透镜(1103)、预处理模块的第一凹透镜(1104)后，入射至预处理模块的第一准直器(1105)中，预处理模块的第一准直器(1105)将光脉冲入射到预处理模块的第一反射镜(1106)上，预处理模块的第一反射镜(1106)将光脉冲反射至预处理模块的光栅(1107)上，预处理模块的光栅(1107)输出的光脉冲经预处理模块的凸面镜(1108)传输至预处理模块的凹面镜(1109)，预处理模块的凹面镜(1109)将光脉冲反射回预处理模块的凸面镜(1108)，预处理模块的凸面镜(1108)再次将光脉冲传输至预处理模块的凹面镜(1109)，预处理模块的凹面镜(1109)将光脉冲反射回预处理模块的凸面镜(1108)，预处理模块的凸面镜(1108)将光脉冲传输至预处理模块的光栅(1107)，预处理模块的光栅(1107)将光脉冲传输至预处理模块的第二反射镜(1110)，预处理模块的第二反射镜(1110)将光脉冲反射回预处理模块的光栅(1107)，光脉冲经预处理模块的光栅(1107)后按上文所述路线再次经预处理模块的凸面镜(1108)、预处理模块的凹面镜(1109)传输，多次反射后光脉冲回到预处理模块的光栅(1107)，预处理模块的光栅(1107)将光脉冲反射至预处理模块的第三反射镜(1111)，预处理模块的第三反射镜(1111)将光脉冲入射到预处理模块的第二准直器(1112)，光脉冲经预处理模块的第二准直器(1112)、预处理模块的第二凹透镜(1113)、预处理模块的第二凸透镜(1114)、预处理模块的第三凸透镜(1115)、声光调制器(1116)、预处理模块的第四凸透镜(1117)、预处理模块的第二隔离器(1118)、预处理模块的第二半波片(1119)、预处理模块的第五凸透镜(1120)、预处理模块的第三准直器(1121)、预处理模块的掺镱光纤(1122)、预处理模块的第四准直器(1123)、预处理模块的第六凸透镜(1124)后，入射到预处理模块的第四反射镜(1125)上，预处理模块的激光二极管(1128)产生的泵浦光经预处理模块的第五准直器(1127)、预处理模块的第七凸透镜(1126)后，入射到预处理模块的第四反射镜(1125)上，与之前入射到预处理模块的第四反射镜(1125)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经预处理模块的第四反射镜(1125)反射至预处理模块的第五反射镜(1129)，经预处理模块的第五反射镜(1129)反射至预处理模块的第三半波片(1130)中，通过预处理模块的第三半波片(1130)的光脉冲最后由预处理模块的四分之一波片(1131)输出；
所述的光谱整形模块(12)具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器(1201)入射到光谱整形模块的第一反射镜(1202)，由光谱整形模块的第一反射镜(1202)反射至光谱整形模块的滤波器(1203)，光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第二反射镜(1204)、光谱整形模块的第三反射镜(1205)反射后，再次反射回光谱整形模块的滤波器(1203)，从光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第四反射镜(1206)反射至光谱整形模块的第五反射镜(1207)，光谱整形模块的第五反射镜(1207)将光脉冲反射至光谱整形模块的第一光栅(1210)，光谱整形模块的第一光栅(1210)将光脉冲反射至光谱整形模块的第六反射镜(1209)再反射至光谱整形模块的第一凹面镜(1208)，光脉冲通过光谱整形模块的第一凹面镜(1208)、空间光调制器(1211)后，传输至光谱整形模块的第二凹面镜(1213)，光谱整形模块的第二凹面镜(1213)将光脉冲反射至光谱整形模块的第八反射镜(1214)，光脉冲再由光谱整形模块的第八反射镜(1214)反射至光谱整形模块的第二光栅(1215)后再反射至光谱整形模块的第七反射镜(1212)，光谱整形模块的第七反射镜(1212)的输出为光谱整形模块(12)的输出；
所述的光纤放大模块(13)具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大隔离器(1301)后依次通过光纤放大模块的第一半波片(1302)、光纤放大模块的第一凸透镜(1303)、光纤放大模块的第一准直器(1304)、光纤放大模块的掺镱光纤(1305)、光纤放大模块的第二准直器(1306)、光纤放大模块的第二凸透镜(1307)后，入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)上，光纤放大模块的激光二极管(1311)产生的泵浦光经光纤放大模块的第三准直器(1310)、光纤放大模块的第三凸透镜(1309)后，入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)上，与之前入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经光纤放大模块的第一反射镜(1308)反射至光纤放大模块的第二反射镜(1312)，经光纤放大模块的第二反射镜(1312)反射至光纤放大模块的第二半波片(1313)中，通过光纤放大模块的第二半波片(1313)的光脉冲经光纤放大模块的四分之一波片(1314)传输至光纤放大模块的第三反射镜(1315)，光纤放大模块的第三反射镜(1315)将光脉冲反射至光纤放大模块的第一光栅(1316)上，光纤放大模块的第一光栅(1316)将光脉冲反射至光纤放大模块的第二光栅(1317)上，光纤放大模块的第二光栅(1317)再将光脉冲反射至光纤放大模块的第四反射镜(1318)上，光脉冲到达光纤放大模块的第四反射镜(1318)后，按输入路线反射回到光纤放大模块的第三反射镜(1315)，光脉冲输出。
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