1樓：沐雨白
首先說明一下，在目前流行的超短脈衝放大器中，比較常用的兩種辦法分別是：
啁啾脈衝放大技術，chirp pulse amplification，CPA
非線性放大技術，nonlinear pulse amplification，NPA
而在非線性放大技術中，又包含了自相似放大和三階孤子cubicon放大。
我盡量不用複雜的公式去說明這個問題。
高能預警，以下是羅里吧嗦的理論說教，不想睡覺可以直接跳過這兩大段。
好了，對於CPA技術，核心思想是為了保證脈衝的形狀和光譜形狀不被SPM影響而發生畸變，同時要提高脈衝能量，最好的辦法就是想辦法降低脈衝在光纖中的非線性效應。一般鎖模雷射器輸出的脈衝性質要麼是高斯型，要麼是雙曲正割型，反正不是拋物型。而SPM積累的相位的又與脈衝形狀函式一致，因此其對應的啁啾（相位對時間的二階導數）就不能是線性的，這樣對於使用乙個線性啁啾的脈衝壓縮器，比如光柵對來說，就無法完全補償這個非線性相位導致脈衝畸變。
那麼為了降低這個非線性特性而提高脈衝能量以及峰值，最好的做法就是讓SPM的影響忽略不計，也就是通過色散啁啾，將脈衝展寬近千倍，上萬倍，從而近千倍，近萬倍的降低脈衝峰值。然後通過壓縮來補償展寬時候的啁啾來得到高峰值脈衝。
但是對於NPA技術，他的目的可不完全是提高脈衝峰值功率，對於cubicon技術，同時是為了補償壓縮器的三階色散，而將脈衝預先通過相位調製器，將其相位調整為某一特殊值，使得放大時的SPM積累的非線性相位與預整形的脈衝調製出的相位抵消掉。這樣在脈衝放大完並壓縮後，會完全無啁啾，當然這個技術，並不是此題所問。那麼對於自相似放大，簡而言之，就是要利用SPM的特性，展寬光譜，通過時間頻寬積理論可以知道，光譜越寬，對應的極限脈衝就越窄。
但是，題主自己也發現乙個問題，那就是如果任意乙個脈衝放任SPM展寬光譜，最終的結果一定時脈衝畸變，產生裙底，訊雜比降低等。但是自相似放大的核心思想是，既然SPM積累的非線性相位是與脈衝相同形狀的函式，那麼如果這個非線性相位本身就是拋物的，或者說是二次的，那麼不管SPM如何積累，他對應的啁啾都應該是常數，反而將非線性啁啾，變成了線性啁啾，那麼這樣積累出來的非線性相位，就也能像線性啁啾那樣，利用線性啁啾的脈衝壓縮器對其進行壓縮了。那麼問題來了，對於鎖模雷射器這種高斯型脈衝，或者雙曲正割型脈衝，如何才能使其成為拋物線型的呢？
答案就是你那段中空光纖，或者說具有正色散的增益光纖。理論就不多囉嗦了，結論就是，當乙個鎖模脈衝在正色散增益光纖中傳播無限遠的時候，就能變成乙個拋物型脈衝。當然無限遠太遠，所以就會使用某些特種光纖，或者使用比較長的低增益光纖，將脈衝預先整形為乙個近似拋物型的脈衝。
這樣，不管SPM如何展寬光譜，這個脈衝始終是可以被線性啁啾壓縮回去的。但是，注意，由於SPM的存在，使得放大後的脈衝的光譜遠遠大於了鎖模雷射器本身的增益譜，或者是種子源的光譜範圍，從10nm左右展寬到近40nm左右都有可能。那麼，根據時間頻寬積，放大後的脈衝能壓縮到的脈衝寬度，就遠遠小於種子源的脈衝寬度，達到幾十甚至幾飛秒。
所以你看，CPA和NPA的本質思想和目的就是不一樣的。
CPA是為了降低SPM帶來的脈衝畸變，提高脈衝能量，保持脈衝形狀和光譜形狀。
NPA是為了展寬光譜，得到極窄脈衝，從而用最少的增益光纖獲得高峰值。
因此CPA是拼了命的避免SPM撕裂脈衝，因為他沒有將脈衝預整形為拋物脈衝。
NPA是拼了命的要用SPM展寬光譜，為此他必須將脈衝整形為拋物脈衝。
而CPA沒有整形成拋物脈衝的必要，因為色散展寬能降低的非線性效應足夠提公升能量。
而NPA必須有長長的增益光纖或者特種光纖來整形脈衝，因為能量高不高是次要的，關鍵是脈衝要短。
最後不是說CPA就一定不會有底座，能量高了依然會有，但是who care，大體保持與種子源一致即可。
不是說NPA就一定不會有底座，整形不充分依然會有，但是who care，最中心位置足夠窄使得低能量下峰值依然很高即可。
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