[發明專利]雙中心波長色散鏡對及其制備方法

在審

• 申請號: 201810023810.7
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108254816A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王胭脂;陳瑞溢;陳宇;劉加;郭可升;朱曄新;王濤;朱美萍;張偉麗;王建國;趙嬌玲;孫建;齊紅基;易葵;邵建達
• 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: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;C23C14/08;C23C14/34
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種有效降低色散振蕩的雙中心波長色散鏡對及其制備方法。該雙中心波長色散鏡對基于一個膜系設計結果，采用雙離子束濺射技術在一個鍍膜周期內實現雙中心波長色散鏡對的制備。可有效降低啁啾鏡對的設計難度、制備難度，節約制備時間和成本。該色散鏡對具有相反的色散振蕩相位，配對使用時可顯著減少色散振蕩。

技術領域

本發明屬于超快激光薄膜，特別是一種有效降低色散振蕩的雙中心色散鏡對 及其制備方法，是一種超快激光系統中用于脈沖壓縮的元件。

背景技術

色散鏡是一種色散補償元件，其特點是在保持高反射率的同時能提供精確的 色散補償，在超快激光系統中有取代棱鏡對和光柵等傳統脈沖壓縮元件的潛力。 但隨著色散鏡間的反射次數增加，色散振蕩將會明顯增加，同時色散鏡本身的帶 寬和色散量存在相互制約的關系，帶寬的增加必然會導致色散振蕩的增加，而色 散振蕩會在很大程度上影響實際應用中脈沖輸出質量。因此，在設計上，我們應 盡可能的減小色散振蕩。

傳統的減小色散振蕩的方法是利用兩個色散鏡滿足色散振蕩的相互抵消，實 現色散振蕩的減小。目前已報道出的色散鏡對的方法有互補啁啾鏡對和雙角度色 散鏡對。互補啁啾鏡對是利用兩個不同的設計實現色散振蕩的相互抵消，其存在 的問題是設計難度較大，需要兩次優化，同時需要制備兩次，增加了制備難度。 雙角度色散鏡對是利用同一個設計結果，選擇兩個不同入射角滿足色散振蕩的相 互抵消，其設計和制備都只需一次，降低設計和制備的難度，但在實際應用中雙 角度色散鏡對對于角度非常敏感，必須在特定角度下使用，增加了調節難度。

雙中心波長色散鏡對是基于一個膜系設計結果，采用雙離子束濺射技術制備， 在制備過程中，利用離子束濺射鍍膜過程中的厚度不均勻性，在一個鍍膜周期內 實現雙中心波長色散鏡對的制備。本發明利用鍍膜過程中的厚度不均勻性在一個 鍍膜周期內制備出配對使用的兩個色散鏡，不僅增加了制備的穩定性，還降低了 制備時間和制備成本，較傳統的色散鏡對制備方法減少了一次制備過程，大大降 低了制備過程中可能存在的誤差。本發明雙中心波長色散鏡對能夠有效降低色散 振蕩，并且適用于色散鏡間多次反射的應用，有顯著提高在超快激光系統應用過 程中輸出脈沖質量的潛力。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提出一種有效降低色散振蕩的雙中心色散鏡對 及其制備方法，該雙中心波長色散鏡對基于一個膜系設計結果，采用雙離子束濺 射技術在一個鍍膜周期內實現雙中心波長色散鏡對的制備。可有效降低啁啾鏡對 的設計難度、制備難度，節約制備時間和成本。該色散鏡對具有相反的色散振蕩 相位，配對使用時可顯著減少色散振蕩。

本發明解決的技術方案如下：

一種雙中心波長色散鏡對，其特點在于是由兩個中心波長的群延遲色散振蕩 的波峰和波谷正好相互抵消的第一色散鏡和第二色散鏡構成。

上述雙中心波長色散鏡對的制備方法，其特點在于該方法包括如下步驟：

1)根據所需制備色散鏡對的色散量、反射率和帶寬，選擇合適的高折射率 材料、低折射率材料，所述的高折射率材料的折射率n_H和低折射率材料的折射 率n_L為實際鍍膜實驗中反演得到；

2)第一色散鏡(1)的設計：選擇合適的初始膜系的中心波長設為a，根據 色散鏡對的要求設定色散量、反射率、帶寬目標值，經過膜系設計軟件優化得到 滿足目標值的中心波長為a的第一色散鏡的設計結果；

3)根據第一色散鏡的設計結果選擇中心波長為b的第二色散鏡，即第二色 散鏡和第一色散鏡的每一相應的膜層均存在相同厚度的偏移，使第二色散鏡與第 一色散鏡在一定帶寬內色散振蕩的相位相反；

4)在制備中，通過控制基底與靶材的距離以及基底濺射角度調整離子束濺 射鍍膜過程中的不均勻性，在夾具盤中找到兩個滿足雙中心波長a、b且厚度不 均勻性的要求位置，在同一鍍膜周期內采用雙離子束濺射技術完成雙中心波長色 散鏡對的制備。