一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，包括超環(huán)面鏡、光柵；超環(huán)面鏡為非球面掠入射型超環(huán)面鏡；光柵為掠入射型凹面聚焦光柵；超環(huán)面鏡的入射光為極紫外光，入射光的光源位于超環(huán)面鏡物點處；入射光依次經(jīng)過超環(huán)面鏡和光柵后，聚焦在為平面的光譜面上；光柵位于超環(huán)面鏡聚焦點和光譜面之間；光柵表面設有光柵線；光柵線密度的分布滿足公式關(guān)系：d(w)＝d0+d1w+d2w2+d3w3，其中，w為每條光柵線的中點距離光柵中心法線的距離；d0為光柵線密度，d0＝1190～1210l/mm；d1＝-3.646～-3.446mm-2，d2＝8.556～8.756×10-3mm-3，d3＝-2.309～-2.109×10-5mm-4。本實用新型提供了一種可以降低極紫外光聚焦反射過程的能量損失的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)。
【專利說明】一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于強光物理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]時間分辨的超快現(xiàn)象向更深層次的拓展迫切需要能夠提供可為之使用的探測手段一更短的光脈沖，這意味著人們要在縮短光脈沖寬度方面做出積極有力的努力，當然這首先包括目前熟知的可見光譜區(qū)幾個飛秒脈寬的光脈沖，同時其他光譜區(qū)可能的光源也在人們的研究探索范圍之內(nèi)。
[0003]飛秒脈沖產(chǎn)生及控制技術(shù)的成熟，如空心光纖脈沖壓縮技術(shù)和載波包絡相位鎖定技術(shù)的出現(xiàn)，促成了可重復性良好的超短超強疏周期飛秒脈沖產(chǎn)生技術(shù)的出現(xiàn)，而這使得光學已經(jīng)從微擾非線性光學機制階段進入非微擾非線性光學機制一強場非線性光學(或稱為極端非線性光學)機制階段。強場光學高次諧波產(chǎn)生理論研究的不斷深入直至最后高次諧波產(chǎn)生阿秒脈沖群及單阿秒脈沖成熟理論的建立拉開了以2001年首次產(chǎn)生脈寬在阿秒量級單極紫外射線光脈沖為序幕的阿秒研究熱潮。21世紀的第一個十年見證了人們在這方面卓有成效的探索及其取得的驕人進展，強場原子分子相互作用高次諧波產(chǎn)生過程已經(jīng)被證明為行之有效的產(chǎn)生極紫外波段新光源的主要方法，截至目前，極紫外阿秒光脈沖寬度已達到67as，單能量卻僅僅達到亞納焦量級，基于這個水平雖然已經(jīng)開展了一些原子內(nèi)部俄歇電子弛豫等現(xiàn)象的診斷研究，但這樣的能量距離其被預測所具有的廣泛應用層面還存在著一定的差距。因此，產(chǎn)生脈寬更短、單脈沖能量更高的極紫外阿秒光脈沖是當前和今后較長一段時間內(nèi)強場物理領(lǐng)域的主要目標之一。根據(jù)脈沖時間寬度一脈寬τρ—與其對應頻譜寬度Λ V之間由傅立葉變換所決定的約束關(guān)系τρ.Λν?0.44可知(這里考慮的是變換限定脈沖的情況)，阿秒光脈沖在時間寬度上的縮短直接意味著其頻譜的變寬，這使得用于阿秒光脈沖傳輸及特性分析測等關(guān)鍵部件的性能也要作相應的匹配調(diào)整。當前，在脈寬為幾百個阿秒的極紫外光脈沖的聚焦傳輸方面，常用的是Mo/Si多層介質(zhì)球面鏡，它的平均反射率僅有10%左右，這使得源于高階諧波產(chǎn)生過程的原本能量較低的單阿秒脈沖，真正用于阿秒泵浦-探測式應用研究的能量已非常低。這無疑限制了這種新型極紫外光源的應用領(lǐng)域，同時也增加了系統(tǒng)的調(diào)試難度。更重要的是，隨著這種極紫外脈沖脈寬的變短，這種介質(zhì)鏡在更寬光譜上的反射率將急劇降低。因此，從強場物理阿秒研究及相關(guān)應用的實際需求考慮，開展低損耗極紫外阿秒脈沖傳輸分析系統(tǒng)的設計研究，是非常有必要的。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了降低極紫外光聚焦反射過程的能量損失、減小極紫外光測量過程中由聚焦像差引起的測量誤差、以及提高極紫外光光譜分析監(jiān)測的可操作性，提出了一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案如下:[0006]—種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng),其特殊之處在于:
[0007]包括超環(huán)面鏡、光柵；
[0008]所述超環(huán)面鏡為非球面掠入射型超環(huán)面鏡；光柵為掠入射型凹面聚焦光柵；
[0009]超環(huán)面鏡的入射光為極紫外光，入射光的光源位于超環(huán)面鏡物點處；
[0010]所述入射光經(jīng)過超環(huán)面鏡聚焦后為聚焦光，該聚焦光再入射至光柵，經(jīng)過光柵衍射后，成為衍射光，最后該衍射光均聚焦在光譜面上，該光譜面為平面；
[0011]所述光柵位于超環(huán)面鏡聚焦點和光譜面之間；光柵表面設有光柵線；光柵線密度的分布滿足如下公式關(guān)系:
[0012]d (w) = do+d^+daW^dgW3,
[0013]其中，w為每條光柵線的中點距離光柵中心法線的距離噸為光柵線密度，d0 = 1190 ~12101/mm !(I1 = -3.646 ~-3.446mnT2, d2 = 8.556 ~8.756 X lCT3mnT3, d3=-2.309 ~-2.109X 10_5mm_4。
[0014]上述入射光、聚焦光和衍射光均位于同一平面；
[0015]超環(huán)面鏡觸光面橫向方向上的面為橫向面，縱向方向上的面為縱向面；
[0016]橫向面的曲率半徑Rh= 3225~3235mm，縱向面的曲率半徑Rv = 89.5~91.5mm ; [0017]入射光經(jīng)過超環(huán)面鏡聚焦后，產(chǎn)生橫向面聚焦點和縱向面聚焦點，所述橫向面聚焦點和縱向面聚焦點均與超環(huán)面鏡聚焦點重合；
[0018]超環(huán)面鏡物點與超環(huán)面鏡中心之間的距離為r ;聚焦點與超環(huán)面鏡中心之間的距離為r'；
[0019]入射光與超環(huán)面鏡中心法線之間的夾角為80.4°，且滿足如下公式關(guān)系，
【權(quán)利要求】
1.一種低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 包括超環(huán)面鏡、光柵； 所述超環(huán)面鏡為非球面掠入射型超環(huán)面鏡；光柵為掠入射型凹面聚焦光柵； 超環(huán)面鏡的入射光為極紫外光，入射光的光源位于超環(huán)面鏡物點處； 所述入射光經(jīng)過超環(huán)面鏡聚焦后為聚焦光，該聚焦光再入射至光柵，經(jīng)過光柵衍射后，成為衍射光，最后該衍射光均聚焦在光譜面上，該光譜面為平面； 所述光柵位于超環(huán)面鏡聚焦點和光譜面之間；光柵表面設有光柵線；光柵線密度的分布滿足如下公式關(guān)系:
d (w) = do+d1+daW^dgW3, 其中，w為每條光柵線的中點距離光柵中心法線的距離；屯為光柵線密度，Cltl =1190 ~12101/mm = -3.646 ~-3.446mnT2，d2 = 8.556 ~8.756X l(T3mnT3，d3=-2.309 ~-2.109X 10_5mm_4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 所述入射光、聚焦光和衍射光均位于同一平面； 超環(huán)面鏡觸光面橫向方向上的面為橫向面，縱向方向上的面為縱向面； 橫向面的曲率半徑Rh = 3225~3235mm，縱向面的曲率半徑Rv = 89.5~91.5mm ；入射光經(jīng)過超環(huán)面鏡聚焦后，產(chǎn)生橫向面聚焦點和縱向面聚焦點，所述橫向面聚焦點和縱向面聚焦點均與超環(huán)面鏡聚焦點重合； 超環(huán)面鏡物點與超環(huán)面鏡中心之間的距離為r ;聚焦點與超環(huán)面鏡中心之間的距離為r'； 入射光與超環(huán)面鏡中心法線之間的夾角為80.4°，且r和r'滿足如下公式關(guān)系，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述橫向面的曲率半徑Rh = 3230mm,縱向面的曲率半徑Rv = 90.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述r= r'。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述r= r'=540mm.
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述超環(huán)面鏡為鍍金超環(huán)面鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述超環(huán)面鏡中心法線與水平面平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 所述 d0 = 12001/mm, Cl1 = -3.546mm-2, d2 = 8.656 X lCT3mnT3, d3 = -2.209 X lCT5mnT4。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 波長為λ的衍射光在光譜面上的聚焦位置與光柵中心之間的距離為rgU);波長為入的衍射光的衍射角為β (λ);光柵線之間的距離為σ，σ = l/d(w) ^ l/dQ;衍射光的衍射級數(shù)為m;聚焦光至光柵的入射角α ' =87。，所述光柵的曲率半徑Rg = 13440~13460mm,聚焦點與光柵中心的距離為A = 564mm, 所述λ、rgU)、β(λ)、σ、m、α '、Rg和A滿足如下公式關(guān)系:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低損耗極紫外光傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 所述λ = 5~32mm,m= I,Rg = 13450mm,光柵中心與光譜面之間的距離rg = 563.2mm,波長為λ的衍射光在光譜面上的寬度L = 95mm。
【文檔編號】G02B27/44GK203688920SQ201320878168
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】王超, 田進壽, 趙衛(wèi), 白永林 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所