本发明属于激光，具体地说涉及一种高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统。
背景技术：
1、随着激光聚变驱动器的发展，对输出的激光束数的要求往往为几十束到上百束。而实现惯性约束核聚变(icf)的基本要求之一是在靶丸上的驱动力的空间均匀性，因此无论是直接驱动还是间接驱动，都需要多路激光束同步、对称，以此为靶丸内爆提供良好的照明均匀性，所以实现多路激光束之间的功率平衡成为icf激光驱动装置的一个重要考量。而前端系统作为整个高功率激光装置的种子源，为后续系统提供多路初步整形且时域、频域、偏振、信噪比等各项特性独立可控的高品质种子激光脉冲，从美国的国家点火装置(nif)的研发开始，高功率激光聚变驱动器前端大多采用了全光纤、全固化的总体方案。
2、nif装置使用4套前端种子源为整个装置提供高质量的种子光，随后经历多级光纤放大及分束后实现192路的激光输出，其中每一路均使用一套振幅调制器和任意信号发生器(awg)对激光脉冲进行时间整形，时间整形单元位于每一路种子光产生光路的末级，以提升系统的信噪比。(g.brunton,g.erbert,d.browning,and e.tse.the shaping of anational ignition campaign pulsed waveform[j].fusion engineering and design,2012,87(12):1940-1944)
3、法国的激光兆焦耳(lmj)装置的前端系统采用全保偏光纤结构，基于此，lmj针对信噪比的提升进行了一次改进。改进前，首先利用电光调制器对单纵模连续激光进行脉冲整形，然后利用一系列光纤放大器与调制器产生高稳定的纳秒脉冲；改进后，lmj的保偏前端系统利用声光调制器(aom)对放大到瓦量级的单纵模连续激光进行脉冲整形，可显著提升输出脉冲的信噪比。另外，lmj装置共包含240路的激光输出，其在每一路也配置了一套振幅调制器和awg对激光脉冲进行时间整形。(gleyze j f,hares j,vidal s,et al.recentadvances in the front.end sources of the lmj fusion laser[j].proceedings ofspie,2011,7916:79160i.)虽然nif装置和lmj装置对系统输出性能有较大的提升，但在极大程度上增加了系统的造价。
4、中国的神光ⅱ和神光ⅲ装置前端系统总体采用“基于时分复用和高速电光调制技术”的技术路线，同源产生多路主激光等信号。利用awg的单个通道产生一串多个用于任意整形的电信号进入高速电光调制器进行调制，产生所需的一路多个光脉冲信号，经光纤放大器放大并分束后进入声光调制器进行选单，注入脉冲放大系统，进行后续的传输处理。(王建军,许党朋,林宏奂等.基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统[j].物理学报,2010,59(12):8725-8732.)虽然此种方法降低了系统对于awg的数量需求，但由于采用脉冲串的形式产生一串多个整形脉冲，在时间整形过程中，前面的脉冲会对后面的脉冲产生影响，这种影响将会在后续的传输过程中被放大，致使脉冲质量变差。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明提出一种高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统。具体是利用一种射频开关直接在任意信号发生器(awg)后对序列脉冲进行选单，而后单独经过射频放大器和电光调制器，该电光调制器同时对激光种子源分束后输出的多路脉冲激光进行调制，最终实现甚多束光脉冲的任意整形输出。该方案不仅有效解决了高功率激光装置前端系统产生多路信号的要求，还有效解决了各脉冲之间的串扰问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，包括激光种子源、任意信号发生器和数字延时发生器，还包括多路分束单元、由n个光纤放大器构成的光纤放大器组、由n个电光调制器构成的电光调制器组、n个射频放大器构成的射频放大器组以及1×n射频开关；
4、所述的激光种子源输出的脉冲激光经光纤跳线与多路分束单元连接，该多路分束单元的n个输出端各由光纤跳线分别与n个光纤放大器相连，经光纤放大器放大之后的脉冲激光由光纤跳线与电光调制器相连；
5、所述任意信号发生器产生的序列脉冲由射频线与所述1×n射频开关连接，并将序列脉冲选切为n个单脉冲，所述1×n射频开关的n个输出端各由射频线分别与n个射频放大器连接，其输出电信号作为n个电光调制器的调制信号，经过电光调制器整形后的光脉冲为最终输出种子信号；
6、所述数字延时发生器产生触发信号中的一路信号由射频线与激光种子源的同步触发输入端连接、n路由射频线与n个电光调制器的电输入端连接、一路由射频线与任意信号发生器的触发信号输入端连接，一路由射频线与1×n射频开关的输入端连接，该1×n射频开关接受同步触发输入，通过逻辑控制电路实现对多个信号分时分发输出。
7、上述的激光种子源可以是直接输出的脉冲激光振荡器，也可以是连续激光器与光开关结合产生脉冲激光的激光系统。该激光源可以接受外触发同步控制激光脉冲的输出时间。
8、上述的多路分束单元是基于光纤或者波导的一路输入多路输出的光路分束单元。
9、上述的光纤放大器是基于增益光纤和泵浦光源实现的光信号放大系统，可以是单级放大也可以是多级级联。
10、上述的电光调制器是利用电光效应实现将电信号特性调制成光信号特性输出的调制器件。
11、上述的任意信号发生器是可编程控制的任意电信号发生器。
12、上述的1xn射频开关是具有一路输入，多路分时输出功能的射频器件，可以接受外同步触发输入，通过逻辑控制电路实现对多个信号分时分发输出。
13、上述射频放大器是具有高速电信号放大能力的射频器件，可以将信号发生器经射频开关分发的信号幅度放大至电光调制器所需幅度。
14、上述的数字延时发生器可产生多路时间相关，延时可调的时间触发信号，提供给激光种子源、电光调制器、任意信号发生器、1xn射频开关的触发输入，使各模块工作在特定的时间延时。
15、所述激光种子源、多路分束单元、光纤放大器、电光调制器之间采用光纤跳线与光纤法兰连接。
16、本发明所具有的优点如下：
17、1.本发明利用射频开关对从任意信号发生器输出的序列脉冲进行选单，而后分别经过射频放大器和电光调制器，该电光调制器同时对分束后的激光种子脉冲进行调制，最终实现甚多束光脉冲的任意整形输出。
18、2.本发明既解决了高功率激光装置前端系统产生多路脉冲信号的要求，还有效解决了各脉冲之间的串扰问题，可有效提升脉冲质量，提高激光脉冲的能量利用率。
19、3.本发明采用全光纤化的光路结构，具有高稳定性、高灵活性、低维护成本等优点。
1.一种高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，包括激光种子源(1)、任意信号发生器(5)和数字延时发生器(8)，其特征在于，还包括多路分束单元(2)、由n个光纤放大器(3)构成的光纤放大器组、由n个电光调制器(4)构成的电光调制器组、由n个射频放大器(7)构成的射频放大器组以及1×n射频开关(6)；
2.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的激光种子源(1)可以是直接输出的脉冲激光振荡器，也可以是连续激光器与光开关结合产生脉冲激光的激光系统。该激光源可以接受外触发同步控制激光脉冲的输出时间。
3.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的多路分束单元(2)是基于光纤或者波导的一路输入多路输出的光路分束单元。
4.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的光纤放大器(3)是基于增益光纤和泵浦光源实现的光信号放大系统，可以是单级放大也可以是多级级联。
5.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的电光调制器(4)是利用电光效应实现将电信号特性调制成光信号特性输出的调制器件。
6.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的任意信号发生器(5)是可编程控制的任意电信号发生器。
7.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的1xn射频开关(6)是具有一路输入，多路分时输出功能的射频器件，可以接受外同步触发输入，通过逻辑控制电路实现对多个信号分时分发输出。
8.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述射频放大器(7)是具有高速电信号放大能力的射频器件，可以将信号发生器经射频开关分发的信号幅度放大至电光调制器所需幅度。
9.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述的数字延时发生器(8)可产生多路时间相关，延时可调的时间触发信号，提供给激光种子源(1)、电光调制器(4)、任意信号发生器(5)、1xn射频开关(6)的触发输入，使各模块工作在特定的时间延时。
10.根据权利要求1所述的高信噪比的基于时分复用的多路输出高功率激光装置前端系统，其特征在于：所述激光种子源(1)、多路分束单元(2)、光纤放大器(3)、电光调制器(4)之间采用光纤跳线与光纤法兰连接。
