[發明專利]一種反射型光柵對脈寬展寬器

有效

• 申請號: 201510030106.0
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104570379B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 李賓;張文艷;劉波;劉曉慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G02B27/44
• 分類號: G02B27/44;G02B26/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 鄧琪,余中燕

技術領域

本發明涉及超快激光技術領域，尤其涉及一種反射型光柵對脈寬展寬器。

背景技術

隨著激光技術的發展，許多與激光相關的研究與應用進入了飛速發展階段。其中，啁啾脈沖放大技術(chirped-pulse amplification，簡稱CPA)的研究取得了驚人的成果，其輸出的峰值功率高達太瓦量級(Tera瓦，10¹²瓦)，并且向派瓦量級(Peta瓦，10¹⁵瓦)的推進已獲得突破。這是近年來激光技術領域最令人矚目的成就之一，在科學和技術的廣闊領域已顯示出誘人的應用前景。從激光誕生的第一天起，獲得更窄脈沖寬度、更高峰值功率的激光脈沖一直是激光技術領域研究人員的努力方向，超短脈沖的實現需要通過寬闊的激光輻射光譜，并通過色散補償使其脈沖長度接近并達到傅里葉變換極限。啁啾脈沖放大技術是迄今實現傅立葉變換極限高能量激光脈沖最成功的技術方案。

啁啾脈沖放大技術的基本思想在于：為了有效地從固體激光放大介質中獲取能量，同時又避免非線性效應(例如自聚焦)和對光學元件的閾值損傷。在脈沖被放大之前，即將其在時域內展寬，展寬的啁啾脈沖在放大之后，再被壓縮至其傅里葉變換極限，從而獲得超快高能量的激光脈沖，其峰值功率可以比放大之前高6-7個數量級。其中超快脈沖的展寬/壓縮技術是CPA取得成功的至關重要的因素。

目前，常用的光學脈沖展寬方法有光纖法、分光鏡法、棱鏡法和光柵法。其中，光纖法缺少靈活性，一旦做成，展寬倍數便無法改變；分光鏡法對偏振態有特殊要求的場合則不宜采用；棱鏡法由于材料和結構限制一般只能展寬到幾皮秒，而且需要巨大的空間；光柵法利用光柵的分光作用產生的色散特性可將激光的脈沖展寬到幾十個皮秒甚至幾百皮秒，對飛秒級的脈沖展寬是非常適宜的。因此，光柵法的應用更為廣泛，其工作原理是利用光柵產生的色散作用，造成不同頻率(或顏色)的光在空間中傳輸一定距離后，不同顏色的光經過了不同的距離。如，負色散時，激光脈沖所對應的光譜中波長較長的部分(如紅光)將比波長較短的部分(如藍光)經過的距離要長；而正色散時，情況則相反，藍光將比紅光通過更長的距離。色散的作用使得初始的短脈沖在其傳輸方向上拉長，從而實現其在時域持續時間的展寬。

傳統的光柵展寬器如專利CN201210357163所示，其一般具有固定的結構，只適用于特定的波長范圍，而且受限于結構布局，對脈沖啁啾展寬調節范圍有限，即，無法從亞皮秒至幾百個皮秒連續可調以滿足各個領域對飛秒激光脈沖的使用要求，因此具有較大的局限性。

發明內容

針對現有激光脈沖展寬技術中存在的局限和不足，本發明的目的在于提供一種工作波長范圍廣、展寬倍數可調、展寬倍數大的反射型光柵對脈沖展寬器。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種反射型光柵對脈寬展寬器，包括：

一激光脈沖導入單元；

一激光脈沖導出單元；

一光柵對脈沖展寬單元，其包括旋轉平臺、設置在所述旋轉平臺上的二維平移臺和第一光柵、設置在所述二維平移臺上并與所述第一光柵平行的第二光柵、以及設置在所述旋轉平臺的遠離所述激光脈沖導入單元一側的后向反射鏡，以使入射的激光脈沖經所述激光脈沖導入單元入射至所述第一光柵后，經所述第一光柵衍射至所述第二光柵，經所述第二光柵衍射至所述后向反射鏡，經所述后向反射鏡改變高度后反射回所述第二光柵，再經所述第二光柵衍射至所述第一光柵后，經所述第一光柵衍射至所述激光脈沖導出單元；以及

一連接至所述旋轉平臺和所述二維平移臺的控制單元，其控制所述旋轉平臺的旋轉運動以及所述二維平移臺在所述旋轉平臺上的平移運動。

優選地，所述激光脈沖導入單元包括用于調節所述激光脈沖的能量的二分之一波片以及用于選擇所述激光脈沖偏振方向的線偏振片，其中，所述二分之一波片和所述線偏振片沿所述激光脈沖的入射方向依次設置。

優選地，所述第一光柵和第二光柵的刻線方向與所述激光脈沖的偏振方向垂直。

進一步地，所述激光脈沖沿水平方向偏振。

進一步地，所述后向反射鏡包括上下相互垂直連接的第一鏡片和第二鏡片，且位于所述下方的所述第二鏡片與所述旋轉平臺成45°角。

優選地，所述第一光柵和所述第二光柵均為反射型閃耀式刻線光柵。

優選地，所述激光脈沖導出單元為輸出反射鏡。