[發明專利]折疊的反射式單光柵展寬裝置

無效

• 申請號: 200710041583.2
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101067682A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 楊慶偉;郭愛林;謝興龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B5/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及超強超短激光，是一種用于高功率大能量超短激光系統的啁啾脈沖的折疊的反射式單光柵展寬裝置，主要適用于高能量(200～2000焦耳)超短(10^-15～10^-12秒)超強(10¹²～10¹⁵瓦)激光系統的脈沖展寬。

背景技術

啁啾脈沖放大(Chirped?Pulse?Amplification，簡寫為CPA)和光學參量啁啾脈沖放大(Optical?Parametric?Chirped?Pulse?Amplification，簡寫為OPCPA)是目前獲取超短、超強激光脈沖的經典方法，已被廣泛地應用于建造多太瓦(即10¹²W，簡寫為TW)級激光系統和拍瓦(即10¹⁵W，簡寫為PW)級激光系統。它首先利用展寬器對飛秒或亞皮秒的激光脈沖引入一定的啁啾量，使脈沖展寬，注入高增益的預放，當脈沖能量達到焦耳量級，再通過主放大器將能量提高到設計的水平，最后利用壓縮器引入與展寬器相反的啁啾量，使脈沖寬度復原，從而獲得高功率大能量的超短脈沖激光輸出。其中展寬器是一個重要的器件，它的合理設計對提高整個系統性能是非常重要的。

目前，在高功率大能量超短激光系統中，當系統最后壓縮脈沖的脈寬為0.5-10ps的時候，脈沖展寬器一般采用反射式單光柵展寬器，而不采用ffner展寬器。原因是反射式單光柵展寬器調節方便、快捷、裝置穩定，而ffner展寬器光路復雜，調節困難，因此在滿足系統總體要求的情況下，盡量采用調節方便、快捷、穩定的裝置。但是目前采用的反射式單光柵展寬器也有其缺點：一、占用的空間較大；二、為了在縱向方向使光路錯開一定的位置，光柵的縱向尺寸也不能太大。而在高功率大能量的超短激光系統裝置中，主放大器設計好后，空間等都是有限制的，所以如果能夠對原有反射式單光柵展寬器的設計進行適當的調整，在保留原來優點的情況下，實現更加靈活多變地適用大激光裝置的需要，是有很大的實際意義的。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置的不足，提供一種折疊的反射式單光柵展寬裝置，以節省空間，結構更加緊湊。

本發明的技術解決方案如下：

一種折疊的反射式單光柵展寬裝置，包括柱型凹面反射鏡、光柵、1/2λ波片、第一平面反射鏡，第二平面反射鏡，所述的1/2λ波片位于該裝置的光束輸入和輸出的光路上，其特征在于還有第三平面反射鏡，所述的第一平面反射鏡位于所述的柱型凹面反射鏡和光柵之間的光軸上且接近該光柵，或所述的第一平面反射鏡位于所述的柱型凹面反射鏡和光柵光軸的延線上且接近所述的光柵的位置，所述的第三平面反射鏡關于第一平面反射鏡的鏡象位于所述的柱型凹面反射鏡的焦平面上，第一平面反射鏡與所述的光軸的夾角的取值范圍是45°～90°，所述的光柵與所述的光軸的夾角為：其中：λ₀為激光中心波長，γ為激光的入射角，d為所述的光柵的刻線密度。

所述的第一平面反射鏡與所述的光柵在光軸上的距離為2～8cm。

所述的柱型凹面反射鏡、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面反射鏡都鍍有對應于工作波長的介質全反射膜。

所述的柱型凹面反射鏡的曲率半徑為700～1200cm。

所述的光柵的刻線密度可選范圍為：1200線/mm～1800線/mm。

所述的柱型凹面反射鏡與所述的光柵之間的距離為柱型凹面反射鏡的曲率半徑值的0.2～0.3倍。

本發明折疊的反射式單光柵展寬裝置的工作過程是：

種子激光經過1/2λ波片后，入射到衍射光柵上，激光脈沖中的不同波長成分在所述的光柵的衍射面上展開，衍射光線傳播到所述的柱型凹面反射鏡上，經過該柱型凹面反射鏡反射后傳播到第一平面反射鏡上，再經過第一平面反射鏡反射后傳播到第三平面反射鏡上，由第三平面反射鏡反射后回到第一平面反射鏡，再次經第一平面反射鏡反射后回到所述的柱型凹面反射鏡上，再經該柱型凹面反射鏡反射后，傳播到光柵上，經過光柵再次衍射后，經過第二全反射鏡的反射后，光線沿原光路返回，在1/2λ波片處反射輸出。

與原有的反射式單光柵展寬裝置相比，本發明折疊的反射式單光柵展寬裝置具有以下不同點：

1、結構緊湊，太太減少了展寬器所占的橫向距離；

2、由于本發明有兩種結構，可以根據能得到的光柵尺寸來選擇適當的結構，因此非常靈活。

3、可以實現高功率大能量超強超短激光系統中對激光脈沖進行大展寬比展寬的要求；