啁啾脉冲放大技术避免非线性畸变和光损伤，实现最终高光强输出。在脉冲通过放大器介质之前，利用强色散元件将其啁啾化，从而在时间上被拉伸至更长的宽度，同时降低脉冲峰值功率。在放大之后，利用一个压缩器来补偿色散并对脉冲宽度进行压缩，该压缩器的色散与之前的展宽器相反。啁啾脉冲放大技术也适用于光学参量放大器，这种技术被称为光学参量啁啾脉冲放大。啁啾脉冲放大技术通过色散操控改变脉宽以限制放大器内的峰值功率，实现抑制非线性效应和提升输出功率，使得获取高功率、高能量飞秒激光成为可能，但其不能用于脉宽较大的脉冲。

1985年，G.A.莫罗（Gérard Albert Mourou，德国）等人将应用于雷达的脉冲控制技术引入激光脉冲放大领域，首次提出并实验应用啁啾脉冲放大技术。2010年，德国耶拿大学报道了单脉冲能量高达2.2毫焦的光纤啁啾脉冲放大系统，脉冲宽度达到接近变换极限的480飞秒，峰值功率为3.8吉瓦是21世纪初单路飞秒光纤系统报道的最高纪录。2013年，美国公司报道了平均功率为1052瓦的掺镱光纤飞秒激光器。

啁啾脉冲放大系统结构见图，主要包括种子振荡器、脉冲展宽器、放大器和脉冲压缩器。种子振荡器输出的超短脉冲经色散元件组成的脉冲展宽器展宽至数百皮秒或纳秒量级。然后展宽后的脉冲被放大器放大，以增大脉冲能量。最后利用色散补偿元件将脉冲压缩至原脉宽，以实现脉冲峰值功率提升。在实际系统设计过程中，要综合考虑信号光参数、展宽器选择、放大器中非线性抑制以及压缩器设计等各方面因素。

脉冲啁啾放大系统结构示意图

超短脉冲光纤放大器的脉冲峰值处积累的非线性相移，即积分，包括分别在增益光纤和被动光纤内积累的非线性相移两部分。系统总的积分满足弧度的啁啾脉冲放大系统称为线性放大系统，而满足弧度的啁啾脉冲放大系统称为非线性放大系统，通过管理光纤内的非线性效应在一定程度上消除高阶色散从而获得更短的脉冲。积分主要与3个因素有关，即注入脉冲峰值功率、非线性系数和有效光纤长度，这3个因素分别对应于飞秒光纤放大器中三种非线性效应控制策略。通过时域脉冲展宽来降低注入脉冲峰值功率；增大光纤模场面积来减小非线性系数；缩短光纤长度以控制有效光纤长度。