本發(fā)明涉及超短超強(qiáng)激光，特別是一種大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器。該環(huán)形光柵壓縮器具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定、調(diào)節(jié)方便、光柵尺寸需求相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)：

啁啾脈沖放大技術(shù)是目前獲取超短超強(qiáng)激光脈沖的經(jīng)典技術(shù)，它首先利用脈沖展寬器對(duì)飛秒種子脈沖引入一定的啁啾量，使脈沖展寬，再通過(guò)放大后，利用壓縮器引入與展寬器相反的啁啾量，使脈沖寬度復(fù)原。經(jīng)過(guò)展寬后，脈沖的峰值功率被大大降低，在隨后的放大過(guò)程中啁啾激光脈沖可以得到充分放大而不會(huì)過(guò)早產(chǎn)生非線性效應(yīng)和放大飽和效應(yīng)?；谶泵}沖放大技術(shù)，國(guó)內(nèi)外科研人員已經(jīng)獲得了峰值功率達(dá)到數(shù)拍瓦(10¹⁵w)的激光脈沖，極大促進(jìn)了基礎(chǔ)物理的研究和應(yīng)用，為前沿物理創(chuàng)造了前所未有的極端條件。

為了把激光脈沖放大到更高的能量，同時(shí)避免放大過(guò)程中的晶體損傷，需要對(duì)種子脈沖引入更大的啁啾量，展寬后的脈沖寬度達(dá)到10納秒甚至更寬，經(jīng)過(guò)放大后脈沖能量可以達(dá)到上千焦耳。因此，對(duì)這樣的脈沖進(jìn)行時(shí)域壓縮，光柵壓縮器要承受很強(qiáng)的峰值功率。為了避免光柵破壞，進(jìn)入壓縮器的光束口徑要增大到0.5米左右，光柵長(zhǎng)度也相應(yīng)地增大到4米左右。美國(guó)的利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室能夠制備世界上最大的米級(jí)光柵(960毫米)，如果采用傳統(tǒng)的壓縮器構(gòu)型，大啁啾量激光壓縮器的光柵需要用4塊米級(jí)光柵拼接而成，這種壓縮器價(jià)格昂貴，拼接難度太大，而且也不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大啁啾量激光脈沖環(huán)形壓縮器。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，光柵尺寸需求相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器，其特點(diǎn)在于，包括由相互平行的第一光柵和第二光柵構(gòu)成的第一光柵對(duì)，由相互平行的第三光柵和第四光柵構(gòu)成的第二光柵對(duì)，由相互平行的第五光柵和第六光柵構(gòu)成的第三光柵對(duì)，由相互平行的第七光柵和第八光柵構(gòu)成的第四光柵對(duì)，所述的第二光柵對(duì)是所述的第一光柵對(duì)的鏡像，所述的第四光柵對(duì)是所述的第三光柵對(duì)的鏡像，還包括第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、第七反射鏡和第八反射鏡；

所述的第一反射鏡位于最初入射光束橫截面一半的位置，最初入射光經(jīng)第一反射鏡被平均分束為第一入射光和第二入射光；

所述的第二入射光依次經(jīng)所述的第二反射鏡反射進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)產(chǎn)生空間啁啾，經(jīng)所述的第三反射鏡和第四反射鏡反射進(jìn)入所述的第三光柵對(duì)和第四光柵對(duì)，經(jīng)第三光柵對(duì)和第四光柵對(duì)壓縮后的光束，經(jīng)所述的第五反射鏡和第六反射鏡反射，進(jìn)入所述的第二光柵對(duì)補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第七反射鏡和第八反射鏡反射，沿第一入射光的反方向出射；

所述的第一入射光依次經(jīng)所述的第八反射鏡和第七反射鏡反射，進(jìn)入所述的第二光柵對(duì)引入空間啁啾，經(jīng)所述的第六反射鏡和第五反射鏡反射，進(jìn)入所述的第四光柵對(duì)和第三光柵對(duì)壓縮，經(jīng)所述的第四反射鏡和第三反射鏡反射，進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第二反射鏡反射，沿所述的第二入射光的反方向出射。

所述的入射光需要在水平上具有一定的角度(大于0.5°，小于5°)，這樣使入射光進(jìn)入壓縮器和出射光離開(kāi)壓縮器的路徑不同，更方便將出射光導(dǎo)出壓縮器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器實(shí)現(xiàn)了光柵壓縮器的環(huán)形分時(shí)二次利用，利用第一光柵和第二光柵對(duì)引入空間啁啾，有效地減小了第三光柵對(duì)和第四光柵對(duì)所需的光柵尺寸，環(huán)形壓縮器的兩個(gè)方向具有相同的壓縮色散量，可實(shí)現(xiàn)大啁啾量超強(qiáng)激光的脈沖壓縮。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的光柵壓縮器示意圖。

圖2為本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成情況，但不能以此來(lái)限制本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。

請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器，包括由相互平行的第一光柵3和第二光柵4構(gòu)成的第一光柵對(duì)001，由相互平行的第三光柵14和第四光柵13構(gòu)成的第二光柵對(duì)002，由相互平行的第五光柵7和第六光柵8構(gòu)成的第三光柵對(duì)003，由相互平行的第七光柵9和第八光柵10構(gòu)成的第四光柵對(duì)004，所述的第二光柵對(duì)002是所述的第一光柵對(duì)001的鏡像，所述的第四光柵對(duì)004是所述的第三光柵對(duì)003的鏡像，還包括第一反射鏡1、第二反射鏡2、第三反射鏡5、第四反射鏡6、第五反射鏡11、第六反射鏡12、第七反射鏡15和第八反射鏡16；

所述的第一反射鏡1位于最初入射光束橫截面一半的位置，最初入射光經(jīng)第一反射鏡1被平均分束為第一入射光01和第二入射光02；

所述的第二入射光02依次經(jīng)所述的第二反射鏡2反射進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)001產(chǎn)生空間啁啾，經(jīng)所述的第三反射鏡5和第四反射鏡6反射進(jìn)入所述的第三光柵對(duì)003和第四光柵對(duì)004，經(jīng)第三光柵對(duì)003和第四光柵對(duì)004壓縮后的光束，經(jīng)所述的第五反射鏡11和第六反射鏡12反射，進(jìn)入所述的第二光柵對(duì)002補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第七反射鏡15和第八反射鏡16反射，沿第一入射光01的反方向出射；

所述的第一入射光01依次經(jīng)所述的第八反射鏡16和第七反射鏡15反射，進(jìn)入所述的第二光柵對(duì)002引入空間啁啾，經(jīng)所述的第六反射鏡12和第五反射鏡11反射，進(jìn)入所述的第四光柵對(duì)004和第三光柵對(duì)003壓縮，經(jīng)所述的第四反射鏡6和第三反射鏡5反射，進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)001補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第二反射鏡2反射，沿所述的第二入射光02的反方向出射。

所述的所有反射鏡都采用鍍45°全反射介質(zhì)膜的光學(xué)平面鏡，反射率大于99.5％。

本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器實(shí)施例的工作過(guò)程如下：

在啁啾放大級(jí)中完成能量放大的啁啾長(zhǎng)脈沖(光斑大小40cm*40cm，1053nm中心波長(zhǎng)，20nm光譜寬度，10ns脈沖寬度)按照設(shè)定的方向入射至光柵壓縮器。光線入射角為72°，在水平方向上有小于5°的仰角。

該入射的激光脈沖被第一反射鏡1分為20cm*40cm的左右兩部分：第一入射光01、第二入射光02。其中第二光束02經(jīng)第二反射鏡2后沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)入光柵壓縮器，另一部分經(jīng)第八反射鏡16和第七反射鏡15后沿順時(shí)針進(jìn)入光柵壓縮器。

第二入射光02逆時(shí)針行進(jìn)的光脈沖經(jīng)所述的第二反射鏡2反射，進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)001，不同波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)的光程不同，長(zhǎng)波分量光程長(zhǎng)，短波分量光程短。圖2中實(shí)線表示光譜中最長(zhǎng)波長(zhǎng)分量，虛線表示光譜中最短分量。光脈沖經(jīng)第一光柵對(duì)001后引入空間啁啾，經(jīng)第三反射鏡5和第四反射鏡6后進(jìn)入第三光柵對(duì)003，長(zhǎng)波分量和短波分量發(fā)生交叉，有效減小了第六光柵8的橫向尺寸，經(jīng)第四光柵對(duì)004壓縮，經(jīng)所述的第五反射鏡11和第六反射鏡12反射，進(jìn)入所述的第二光柵對(duì)002補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第七反射鏡15和第八反射鏡16反射，沿第一入射光01的反方向出射，最終完成脈沖的啁啾壓縮。

第一入射光01順時(shí)針行進(jìn)的光脈沖經(jīng)所述的第八反射鏡16和第七反射鏡15反射，進(jìn)入所述的第二光柵002對(duì)引入空間啁啾，經(jīng)所述的第六反射鏡12和第五反射鏡11反射，進(jìn)入所述的第四光柵對(duì)004和第三光柵對(duì)003壓縮，經(jīng)所述的第四反射鏡6和第三反射鏡5反射，進(jìn)入所述的第一光柵對(duì)001補(bǔ)償空間啁啾，經(jīng)所述的第二反射鏡2反射，沿第二入射光02的反方向出射，最終完成啁啾脈沖壓縮。

兩部分的光脈沖合在一起，由于在豎直方向上有1°的仰角存在，出射光與入射光在豎直方向上分離。順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)的光脈沖相同波長(zhǎng)分量光程相同，在時(shí)間上同步。

本發(fā)明大啁啾量激光環(huán)形光柵壓縮器主要應(yīng)用于大啁啾量激光脈沖的壓縮。

雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體描述和顯示了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。