CN103346472A - 100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法 - Google Patents

100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。它包括单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、超高频任意波发生器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜、LD双端面泵浦的固体激光放大器；单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜顺次相连，耦合透镜与LD双端面泵浦的固体激光放大器中的双色耦合镜相连，超高频任意波发生器与高速光强度调制器相连。本发明对小信号单频光纤激光器可以用高速调制器调制，在大功率时用固体激光放大器放大，从而避免了极易产生的受激散射和自发放大辐射效应所导致的高功率下放大器的损坏。

Description

100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。
背景技术
窄线宽高重频固体激光器以其窄线宽、低噪声等优点在光纤通信、光纤传感、材料技术等领域有着重要的应用。近些年来，随着天文光学的发展，大功率、高重频、窄线宽光纤激光器在地基天文观测领域又有了新的应用前景。
目前国内外研究中，实现高重复频率的方法主要有调Q、锁模、调制三大类。
调Q方法以声光调Q为主，到目前为止，国内外的以LD泵浦声光调Q工作的激光其可达到的最高重复频率均在几百kHz，到几个MHz[2,3]，且其调Q脉冲的宽度在几个ns到百ns， 
锁模方法可实现几兆赫兹到十几兆赫兹的重复频率，脉冲宽度在ps到百ps量级。由于大部分研究没有采取任何选纵模措施，其谱线宽度非常大，波长稳定性也受到限制。
对连续激光进行调制获得高重频窄脉宽的方法在光通信领域有较多的研究和应用，目前最高调制频率甚至可高达40GHz。调制器件也均在通信波段。对光纤激光器1064nm输出激光进行外调制实现高重频窄脉宽的方法，目前见到报导的是美国Aculight Corporation 的T.H.Loftus等人在进行光纤激光器的光谱光束合成的研究中[11]，以单纵模外腔二极管激光器作为主振荡器种子，对其输出的窄线宽连续激光进行调制。并通过多级光纤激光器作预放，再经过光纤二级放大，获得了重频10MHz 、脉宽5ns、线宽小于1GHz的脉冲激光。
综上所述，这三种方法都无法满足某些项目100MHz高重频、1ns窄脉宽和窄线宽的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。
100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置包括单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、超高频任意波发生器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜、LD双端面泵浦的固体激光放大器；LD双端面泵浦的固体激光放大器为顺次相连的第一LD列阵、第一耦合透镜组、双色输出镜、面向固体激光介质、双色耦合镜、第二耦合透镜组、第二LD列阵；单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜顺次相连，耦合透镜与双色耦合镜相连，超高频任意波发生器与高速光强度调制器相连。
所述的单频连续光纤激光器采用丹麦NKT公司型号为Koheras BASIK Module Y10的单频连续光纤激光器，输出的单频连续激光中心波长为1064.52nm，并且可以在正负0.35nm范围内连续可调，输出激光为线偏振光，线宽为70KHz, 最大平均功率为10mW，光束质量M2<1.05。
所述的高速光强度调制器采用法国Photline Technology公司生产的型号为ModBox-Intensity1064-Connet 的高速调制器，调制中心波长为1064nm，输出线偏振，输出功率为50mW，动态消光比典型值35dB， 调制脉冲宽度0.5-10ns，典型值1ns，脉冲重复频率1M-200MHz，典型值100MHz，脉冲上升时间为60ps，输入输出光纤/连接器为980nm Panda型保偏光纤，FC/APC连接器，慢轴对准。
所述的超高频任意波发生器采用美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器，采样率为12GS/s。
所述的光纤放大器输出的工作波长范围为1060~1068nm，输出激光脉冲重复频率1~200MHz，脉冲宽度0.2~20ns，输出峰值功率典型值20W, 相应于100MHz 1ns 时的平均功率为2W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC接头，输出激光的偏振小光比为20dB。
所述的耦合透镜的焦距f为100-500mm，透镜到固体激光放大器的右端面之间的距离为2f。
所述的第一LD列阵为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，输出激光的中心波长为808nm；第一耦合透镜组，包括两个透镜，其焦距分别为20mm和40mm；双色输出镜面向固体激光介质的一面镀了对808nm波长高透过率对1064nm波长高反射率的双色介质膜，另一面镀了对808 nm的高透膜，直径25mm，厚度2mm；固体激光介质为双端键合的Nd:YVO4复合晶体，掺杂 Nd:YVO4尺寸为3×3×16 mm3，Nd3+掺杂浓度为0.3at%，两端键合了厚度为2mm的不掺杂的YVO4晶体，两个端面镀对808nm波长和1064nm波长同时具有高透过率的介质膜，双色耦合镜与双色输出镜完全相同，第二耦合透镜组与第一耦合透镜组完全相同，第二LD列阵与第一LD列阵完全相同；两组耦合透镜到Nd:YVO4复合晶体端面之间的距离对称相等，长度在50~500mm之间可调节。
100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大方法包括如下步骤：
1）选择波长1064nm单频光纤激光器，激光线宽在几十个KHz，以实现光强度调制器对激光强度外调制；
2）用高速光强度调制器对单频光纤激光器输出激光进行激光强度外调制，单频光纤激光器输出的激光进入光强度调制器，由超高频任意波发生器产生的高重频脉冲电信号控制高速光强度调制器，使得调制频率从10MHz连续变化到100MHz，调制脉冲宽度从1ns连续变化到10ns，光强度调制器输出已调制的脉冲激光；
3）由光纤放大器对已调制的脉冲激光进行放大，已调制的脉冲激光经过光纤隔离器进入光纤放大器，光纤放大器包括预放大器和一级放大器，调制后的100MHz 1ns脉冲激光经光纤放大级后输出的平均功率为2W，相应于100MHz 1ns 时峰值功率典型值20W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC输出接口，光纤输出后经过偏振隔离器，再经过准直器后准直输出，准直输出的光斑直径为0.5~1mm，输出光束质量M2 < 1.2；
4）由耦合透镜将光纤放大器放大的调制激光耦合到LD双端面泵浦的固体激光放大器，耦合透镜的焦距f为100-500mm，耦合透镜到固体激光放大器的右端面之间的距离为2f；
5）调制激光被耦合透镜耦合并由双色耦合镜反射到LD双端面泵浦的固体激光放大器进行放大，双端面泵浦的固体激光放大器中的第一LD列阵和第二LD列阵为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，第一LD列阵和第二LD列阵各自输出50W中心波长为808nm的激光, 从固体激光介质Nd:YVO4复合晶体的两个端面入射到晶体内进行泵浦，双色输出镜和双色耦合镜对808nm泵浦光具有高透射率，使得泵浦光在放大过程中损耗很小；对1064nm激光具有高反射率。第一耦合透镜组和第二耦合透镜组的表面以及固体激光介质Nd:YVO4复合晶体的两个端面镀有对808nm泵浦光和1064nm激光具有高透射率的介质膜，以减少泵浦光和放大激光在放大过程中损耗，第一耦合透镜组和第二耦合透镜组到固体激光介质的二个端面之间的距离对称，长度在50~500mm之间可调，放大后的输出1064nm激光平均功率达到13W，从双色输出镜反射出放大器，实现100MHz高重复频率 1ns窄脉冲以及1GHZ窄线宽的脉冲激光输出，输出光束的光束质量M2为1.2。
到目前为止，国内外的以各种方法实现的脉冲激光的参数中，要么是以调Q方式实现，其重复频率均在几百kHz，到几个MHz，其调Q脉冲的宽度在几个ns到百ns的宽脉冲；或者是一锁模方式实现的重复频率在几个MHz，到十几个MHz，其锁模脉冲的宽度在ps到百ps量级，而且其谱线宽度非常大。
本发明是填补了重复频率在100MHz，脉冲宽度在小于1ns的窄脉宽，同时具有线宽在1GHz的窄线宽激光输出。
由于采用了混合式放大的方法，既可以在小信号的情况下利用光纤激光器具有的单频优点，可以利用高速强度调制器进行调制，又可以在放大到一定的功率之后用固体激光放大器放大，从而避免了使用光纤放大器作高功率放大时在窄线宽窄脉冲和高重复频率条件下极易产生的受激散射效应和自发放大辐射效应，而这种效应将导致高功率下的光纤放大器的损坏。因此本发明的混合式放大方式可以将重复频率在100MHz，脉冲宽度小于1ns，线宽为1GHz的窄线宽窄脉宽高重频激光放大到较高的输出功率。这是其它放大器所无法达到的。
附图说明
图1是100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽的外调制激光和混合式放大装置的结构示意图；
图2是本发明的超高频任意波发生器所采用的美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器所产生的100MHz高重频、1ns窄脉宽信号的示波器显示图；
图3是本发明的高速光强度调制器外调制后再经过光纤放大器和固体激光放大器后输出的调制激光示波器显示图形；
图4也是经过光纤放大器和固体激光放大器后输出的调制激光示波器显示图形；
图5 是用F-P标准具检测其线宽。由图可以看到，输出激光线宽在1GHz以下。
具体实施方式
如图1所示，100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置包括单频连续光纤激光器1、高速光强度调制器2、超高频任意波发生器3、光纤隔离器4、光纤放大器5、偏振隔离器6、准直器7、耦合透镜8、LD双端面泵浦的固体激光放大器9；LD双端面泵浦的固体激光放大器9为顺次相连的第一LD列阵 9.1、第一耦合透镜组9.2、双色输出镜9.3、面向固体激光介质9.4、双色耦合镜9.5、第二耦合透镜组9.6、第二LD列阵 9.7；单频连续光纤激光器1、高速光强度调制器2、光纤隔离器4、光纤放大器5、偏振隔离器6、准直器7、耦合透镜8 顺次相连，耦合透镜8与双色耦合镜9.5相连，超高频任意波发生器3与高速光强度调制器2相连。
所述的单频连续光纤激光器1 采用丹麦NKT公司型号为Koheras BASIK Module Y10的单频连续光纤激光器，输出的单频连续激光中心波长为1064.52nm，并且可以在正负0.35nm范围内连续可调，输出激光为线偏振光，线宽为70KHz, 最大平均功率为10mW，光束质量M2<1.05。输出的单频连续的激光波长可以根据要求调节。
所述的高速光强度调制器2)采用法国Photline Technology公司生产的型号为ModBox-Intensity1064-Connet 的高速调制器，调制中心波长为1064nm，输出线偏振，输出功率为50mW，动态消光比典型值35dB， 调制脉冲宽度0.5-10ns，典型值1ns，脉冲重复频率1M-200MHz，典型值100MHz，脉冲上升时间为60ps，输入输出光纤/连接器为980nm Panda型保偏光纤，FC/APC连接器，慢轴对准。经过高重复频率窄脉宽(100MHz、1ns)调制后的输出脉冲激光平均功率为1mW。
所述的超高频任意波发生器3采用美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器，采样率为12GS/s。输入到高速光强度调制器2的调制信号是由该任意波发生器所产生，以此来控制被调制的激光重复频率和脉冲宽度。
所述的光纤放大器5输出的工作波长范围为1060~1068nm，输出激光脉冲重复频率1~200MHz，脉冲宽度0.2~20ns，输出峰值功率典型值20W, 相应于100MHz 1ns 时的平均功率为2W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC接头，输出激光的偏振小光比为20dB。从高速光强度调制器2输出的激光先经过光纤隔离器，以防止后续的放大器产生的反向传输光包括SBS光和AES光返回而损坏调制器和单频连续激光器器。经过隔离器后的激光通过FC/APC接头输入到光线放大器。光纤放大器包括了预放大和一级放大器。调节并逐渐增大一级放大器的泵浦电流，从1A一直增加到最大值8A，使得放大后的光功率从10mW增加到2.1W，相应于100MHz 1ns 时峰值功率典型值20W。输出光纤为保偏光纤，也带 FC/APC输出接口，光纤输出后先经过偏振隔离器6，然后经过准直器7后准直输出，准直输出的光斑直径为0.5~1mm，输出光束质量M2 < 1.2。由于通过了准直镜可以将光斑直径扩大到0.5~1mm，这将大大减轻对与激光晶体端面的损伤压力。
所述的耦合透镜8的焦距f为100-500mm，透镜8到固体激光放大器9的右端面之间的距离为2f。
所述的第一LD列阵 9.1 为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，输出激光的中心波长为808nm；第一耦合透镜组9.2，包括两个透镜，其焦距分别为20mm和40mm；双色输出镜9.3面向固体激光介质9.4的一面镀了对808nm波长高透过率对1064nm波长高反射率的双色介质膜，另一面镀了对808 nm的高透膜，直径25mm，厚度2mm；固体激光介质9.4为双端键合的Nd:YVO4复合晶体，掺杂 Nd:YVO4尺寸为3×3×16 mm3，Nd3+掺杂浓度为0.3at%，两端键合了厚度为2mm的不掺杂的YVO4晶体，两个端面镀对808nm波长和1064nm波长同时具有高透过率的介质膜，双色耦合镜9.5与双色输出镜9.3完全相同，第二耦合透镜组9.6与第一耦合透镜组9.2完全相同，第二LD列阵 9.7与第一LD列阵9.1完全相同；两组耦合透镜到Nd:YVO4复合晶体端面之间的距离对称相等，长度在50~500mm之间可调节。基于Nd:YVO4的偏振吸收特性和偏振输出特性，应使得单纵模光纤激光器输出激光的偏振方向与Nd:YVO4的偏振吸收方向一致，且采用Nd:YVO4的c轴垂直纸面方向应用。
从光纤放大器输出的高重频脉冲激光将通过LD双端泵浦放大。双端面泵浦的固体激光放大器由两个50W的808nm波长激光从固体激光介质Nd：YVO4的两个端面进行泵浦。二端的两个光纤与耦合透镜之间的距离即两个臂长对称。调节两个臂长到合理的长度，在50~500mm之间，达到最佳输出。
输出激光由光电接收器接收，检测其重复频率和脉冲宽度，光电接收器为上海索雷博公司型号为FDS02的PIN管，上升沿为47ps下降沿为246ps。由功率计测量输出功率，功率计为以色列Ophir公司的型号为NOVAII的功率计。用532nm波长的F-P标准具对输出1064nm波长激光倍频后的532nm激光检测线宽。F-P标准具为自行加工的玻璃标准具，厚度2mm，二个平行面镀银反射膜。
用光电接收器接受检测器重复频率和脉冲宽度。从图2可以看到，当由美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器所产生的100MHz高重频、1ns窄脉宽信号输入到调制器的时候，输出的13W调制脉冲也具有如图3和图4所示的100MHz高重频、1ns窄脉宽。
由功率计测量输出功率。在调节并逐渐增大一级放大器的泵浦电流从3A增加到最大值8A时，记录光纤放大器输入到双端面泵浦的固体激光放大器使得放大后的光功率从400mW增加到2.1W，而经过双端面泵浦的固体激光放大器放大后的光功率从4.85W增加到13W。
用F-P标准具检测其线宽。图5时F-P标准具的典型环。从环的间隔和环线宽度可以计算出输出激光线宽在1GHz以下。这说明经过调制后的激光线宽比连续激光要增加。但是这一线宽值比用其他方法获得的脉冲激光要窄得多。
100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大方法包括如下步骤：
1）选择波长1064nm单频光纤激光器1，激光线宽在几十个KHz，以实现光强度调制器对激光强度外调制；
2）用高速光强度调制器2对单频光纤激光器1输出激光进行激光强度外调制，单频光纤激光器输出的激光进入光强度调制器2，由超高频任意波发生器3产生的高重频脉冲电信号控制高速光强度调制器2，使得调制频率从10MHz连续变化到100MHz，调制脉冲宽度从1ns连续变化到10ns，光强度调制器输出已调制的脉冲激光；
3）由光纤放大器对已调制的脉冲激光进行放大，已调制的脉冲激光经过光纤隔离器4进入光纤放大器5，光纤放大器包括预放大器和一级放大器，调制后的100MHz 1ns脉冲激光经光纤放大级后输出的平均功率为2W，相应于100MHz 1ns 时峰值功率典型值20W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC输出接口，光纤输出后经过偏振隔离器6，再经过准直器7后准直输出，准直输出的光斑直径为0.5~1mm，输出光束质量M2 < 1.2；
4）由耦合透镜8将光纤放大器放大的调制激光耦合到LD双端面泵浦的固体激光放大器，耦合透镜8的焦距f为100-500mm，透镜8到固体激光放大器9的右端面之间的距离为2f；
5）调制激光被耦合透镜8 耦合并由双色耦合镜9.5反射到LD双端面泵浦的固体激光放大器进行放大，双端面泵浦的固体激光放大器中的第一LD列阵 9.1和第二LD列阵 9.7为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，第一LD列阵 9.1和第二LD列阵 9.7各自输出50W中心波长为808nm的激光, 从固体激光介质9.4Nd:YVO4复合晶体的两个端面入射到晶体内进行泵浦，双色输出镜9.3和双色耦合镜9.5对808nm泵浦光具有高透射率，使得泵浦光在放大过程中损耗很小；对1064nm激光具有高反射率。第一耦合透镜组9.2和第二耦合透镜组9.6的表面以及固体激光介质9.4Nd:YVO4复合晶体的两个端面镀有对808nm泵浦光和1064nm激光具有高透射率的介质膜，以减少泵浦光和放大激光在放大过程中损耗，第一耦合透镜组9.2和第二耦合透镜组9.6到固体激光介质9.4的二个端面之间的距离对称，长度在50~500mm之间可调，放大后的输出1064nm激光平均功率达到13W，从双色输出镜9.3反射出放大器，实现100MHz高重复频率 1ns窄脉冲以及1GHZ窄线宽的脉冲激光输出，输出光束的光束质量M2为1.2。

Claims (8)

1.一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于包括单频连续光纤激光器(1)、高速光强度调制器(2)、超高频任意波发生器(3)、光纤隔离器(4)、光纤放大器(5)、偏振隔离器(6)、准直器(7)、耦合透镜(8)、LD双端面泵浦的固体激光放大器(9)；LD双端面泵浦的固体激光放大器(9)为顺次相连的第一LD列阵 (9.1)、第一耦合透镜组（9.2）、双色输出镜（9.3）、面向固体激光介质(9.4)、双色耦合镜（9.5）、第二耦合透镜组（9.6）、第二LD列阵 (9.7)；单频连续光纤激光器(1)、高速光强度调制器(2)、光纤隔离器(4)、光纤放大器(5)、偏振隔离器(6)、准直器(7)、耦合透镜(8) 顺次相连，耦合透镜(8)与双色耦合镜（9.5）相连，超高频任意波发生器(3)与高速光强度调制器(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的单频连续光纤激光器(1) 采用丹麦NKT公司型号为Koheras BASIK Module Y10的单频连续光纤激光器，输出的单频连续激光中心波长为1064.52nm，并且可以在正负0.35nm范围内连续可调，输出激光为线偏振光，线宽为70KHz, 最大平均功率为10mW，光束质量M2<1.05。
3.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的高速光强度调制器(2) 采用法国Photline Technology公司生产的型号为ModBox-Intensity1064-Connet 的高速调制器，调制中心波长为1064nm，输出线偏振，输出功率为50mW，动态消光比典型值35dB， 调制脉冲宽度0.5-10ns，典型值1ns，脉冲重复频率1M-200MHz，典型值100MHz，脉冲上升时间为60ps，输入输出光纤/连接器为980nm Panda型保偏光纤，FC/APC连接器，慢轴对准。
4.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的超高频任意波发生器(3)采用美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器，采样率为12GS/s。
5.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的光纤放大器(5)输出的工作波长范围为1060~1068nm，输出激光脉冲重复频率1~200MHz，脉冲宽度0.2~20ns，输出峰值功率典型值20W, 相应于100MHz 1ns 时的平均功率为2W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC接头，输出激光的偏振小光比为20dB。
6.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的耦合透镜(8)的焦距f为100-500mm，透镜(8)到固体激光放大器(9)的右端面之间的距离为2f。
7.根据权利要求1所述的一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于所述的第一LD列阵 (9.1) 为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，输出激光的中心波长为808nm；第一耦合透镜组（9.2），包括两个透镜，其焦距分别为20mm和40mm；双色输出镜（9.3）面向固体激光介质(9.4)的一面镀了对808nm波长高透过率对1064nm波长高反射率的双色介质膜，另一面镀了对808 nm的高透膜，直径25mm，厚度2mm；固体激光介质(9.4)为双端键合的Nd:YVO4复合晶体，掺杂 Nd:YVO4尺寸为3×3×16 mm3，Nd3+掺杂浓度为0.3at%，两端键合了厚度为2mm的不掺杂的YVO4晶体，两个端面镀对808nm波长和1064nm波长同时具有高透过率的介质膜，双色耦合镜（9.5）与双色输出镜（9.3）完全相同，第二耦合透镜组（9.6）与第一耦合透镜组（9.2）完全相同，第二LD列阵 (9.7)与第一LD列阵(9.1)完全相同；两组耦合透镜到Nd:YVO4复合晶体端面之间的距离对称相等，长度在50~500mm之间可调节。
8.一种使用如权利要求1所述装置的100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大方法，其特征在于包括如下步骤：
1）选择波长1064nm单频光纤激光器(1)，激光线宽在几十个KHz，以实现光强度调制器对激光强度外调制；
2）用高速光强度调制器(2)对单频光纤激光器(1)输出激光进行激光强度外调制，单频光纤激光器输出的激光进入光强度调制器(2)，由超高频任意波发生器(3)产生的高重频脉冲电信号控制高速光强度调制器(2)，使得调制频率从10MHz连续变化到100MHz，调制脉冲宽度从1ns连续变化到10ns，光强度调制器输出已调制的脉冲激光；
3）由光纤放大器对已调制的脉冲激光进行放大，已调制的脉冲激光经过光纤隔离器(4)进入光纤放大器(5)，光纤放大器包括预放大器和一级放大器，调制后的100MHz 1ns脉冲激光经光纤放大级后输出的平均功率为2W，相应于100MHz 1ns 时峰值功率典型值20W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC输出接口，光纤输出后经过偏振隔离器(6)，再经过准直器(7)后准直输出，准直输出的光斑直径为0.5~1mm，输出光束质量M2 < 1.2；
4）由耦合透镜(8)将光纤放大器放大的调制激光耦合到LD双端面泵浦的固体激光放大器，耦合透镜(8)的焦距f为100-500mm，透镜(8)到固体激光放大器(9)的右端面之间的距离为2f；
5）调制激光被耦合透镜(8) 耦合并由双色耦合镜（9.5）反射到LD双端面泵浦的固体激光放大器进行放大，双端面泵浦的固体激光放大器中的第一LD列阵 (9.1)和第二LD列阵 (9.7)为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，第一LD列阵 (9.1)和第二LD列阵 (9.7)各自输出50W中心波长为808nm的激光, 从固体激光介质(9.4) Nd:YVO4复合晶体的两个端面入射到晶体内进行泵浦，双色输出镜(9.3)和双色耦合镜(9.5)对808nm泵浦光具有高透射率，使得泵浦光在放大过程中损耗很小；对1064nm激光具有高反射率，第一耦合透镜组（9.2）和第二耦合透镜组（9.6）的表面以及固体激光介质(9.4) Nd:YVO4复合晶体的两个端面镀有对808nm泵浦光和1064nm激光具有高透射率的介质膜，以减少泵浦光和放大激光在放大过程中损耗，第一耦合透镜组（9.2）和第二耦合透镜组（9.6）到固体激光介质(9.4)的二个端面之间的距离对称，长度在50~500mm之间可调，放大后的输出1064nm激光平均功率达到13W，从双色输出镜（9.3）反射出放大器，实现100MHz高重复频率 1ns窄脉冲以及1GHZ窄线宽的脉冲激光输出，输出光束的光束质量M2为1.2。
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