[發明專利]一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法

有效

• 申請號: 201710939342.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107577023B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 崔勇;夏蘭;高妍琦;李大為;楊朋千;王韜;徐光;季來林;單炯;饒大幸;杜鵬遠;趙曉暉;曹兆棟;李小莉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院上海激光等離子體研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G02B27/62;G02B27/10
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

技術領域

本發明屬于超短超強激光領域，特別是啁啾脈沖放大系統或光參量啁啾脈沖放大系統中一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法。

背景技術

超短超強激光系統一直是高功率激光領域研究者追求的核心目標之一，其主要功能是為高能密度物理、核物理、強場物理等眾多研究領域創造前所未有的極端物態條件。

超短超強脈沖激光通常采用啁啾脈沖放大技術，該技術的核心思想為：將振蕩器輸出的飛秒量級種子脈沖通過展寬器變換為納秒量級的啁啾脈沖；然后通過光參量放大、釹玻璃或鈦寶石等增益介質放大等過程實現納秒啁啾脈沖的能量放大；最后采用脈沖壓縮器將納秒啁啾脈沖壓縮為飛秒或皮秒級超短超強激光。啁啾脈沖放大技術有效地規避了放大過程中的增益介質損傷問題和非線性效應，能夠有效地從放大器中抽取儲能，實現高增益放大輸出。

脈沖壓縮是啁啾脈沖放大技術的關鍵環節，超短超強激光系統中的脈沖壓縮器一般由兩對相互平行的大口徑光柵組成，每塊光柵的尺寸達數百毫米甚至米量級。光柵對若存在一定的不平行度，將引入額外的角色散，導致壓縮脈沖的時域信噪比變差、聚焦焦斑彌散而增大，從而使得聚焦功率密度降低。為實現超短超強激光脈沖的輸出，對大口徑光柵脈沖壓縮器進行精密調節是十分必要和緊迫的。

壓縮器中每塊光柵具有的三維角度需精密調節，包括方位旋轉、俯仰旋轉和面內旋轉，如圖2所示。目前，國內外研究人員對大口徑光柵脈沖壓縮器的調節大都采用間接的方法，通過對壓縮器的各階色散進行擬合計算后得出色散偏差量，從而指導壓縮器調節，包括光譜干涉法、移相法、脈寬加遠場焦斑法等。然而，這類方法所需的配套測量儀器價格昂貴且壓縮器的調節精度依賴于擬合精度。另外，人們也提出了一些方法用來分別調節壓縮器光柵的三維角度旋轉，但調節精度較低。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法，本發明具有簡單直接、三維角度可精確解耦、調節精度高等優點。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種大口徑光柵脈沖壓縮器姿態的調節方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，建立基準光路，所述基準光路包括第一激光器、第二激光器、合束器、第一透鏡、第二透鏡、分束器、角錐棱鏡、第三透鏡、物鏡、CCD和顯示器，

所述第一激光器和第二激光器的波長分別為λ₁、λ₂，所述λ₁>λ₂，所述第一激光器和第二激光器發出的光束分別經合束器透射、反射后成為同軸光束，所述同軸光束通過第一透鏡、第二透鏡構成的擴束系統后，光束口徑增大成為擴束光，所述擴束光經分束器透射后光軸與大口徑光柵脈沖壓縮器使用時主激光脈沖的光軸平行，擴束光入射到角錐棱鏡；經角錐棱鏡的反射光通過分束器反射后，依次通過第三透鏡、物鏡后，成像到CCD上，所述CCD與顯示器連接；所述第一激光器、第二激光器在所述顯示器上形成的兩個光斑重合，所述重合的光斑位于顯示器屏幕中央，以顯示器屏幕的中心點作為大口徑光柵脈沖壓縮器姿態調節的基準點；

步驟2，第一大口徑光柵姿態的調節，所述第一大口徑光柵姿態的調節包括以下步驟：

2a)，移出角錐棱鏡，移入水平旋轉臺，在水平旋轉臺放置第一楔板，所述第一楔板的楔角為α₁，α₁滿足如下關系：所述第一楔板的直角面鍍有反射膜，鍍有反射膜的直角面正對入射光的入射方向，旋轉水平旋轉臺，使第一楔板的直角面的反射光在顯示器上的光斑中心與基準點重合；

光束經第一楔板后，光束傳輸方向發生偏轉，擴束光入射到第一大口徑光柵上，第一大口徑光柵對于波長λ₁而言為利特羅角入射，第一大口徑光柵的λ₁衍射光沿原光路方向返回，調節第一大口徑光柵的方位旋轉，使得第一大口徑光柵的λ₁衍射光在顯示器上的光斑的中心位于顯示器屏幕的中垂線上，完成第一大口徑光柵方位旋轉的調節；

2b)，觀察λ₁衍射光斑在顯示器屏幕的上下位置，調節第一大口徑光柵(15)的面內旋轉，使得λ₁衍射光斑中心與基準點重合；

2c)，移出第一楔板，移入第二楔板，第二楔板的楔角為α₂，α₂滿足如下關系：所述第二楔板的直角面鍍有反射膜，鍍有反射膜的直角面正對入射光的入射方向，旋轉水平旋轉臺，使第二楔板的直角面的反射光在顯示器上的光斑中心與基準點重合；