一種組合式啁啾脈沖壓縮器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種組合式啁啾脈沖壓縮器，該壓縮器包括至少一組啁啾布拉格光柵，每組包括四塊啁啾布拉格光柵，且四塊啁啾布拉格光柵分為鏡像設(shè)置的兩部分，每部分的兩塊啁啾布拉格光柵平行設(shè)置，使得整個壓縮器無空間啁啾，結(jié)構(gòu)緊湊、空間體積小，且輸入輸出脈沖光束同軸，可以封裝為一個模塊，實(shí)現(xiàn)即插即用的目的。通過采用光熱敏折變玻璃制備啁啾布拉格光柵，激光誘導(dǎo)損傷閾值高，可承受10J/cm2的能量密度，色散能力強(qiáng)，可用于脈寬為納秒量級及其以下的脈沖壓縮，適用范圍較廣。
【專利說明】一種組合式啁啾脈沖壓縮器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光脈沖壓縮器設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，具體涉及一種組合式啁啾脈沖壓縮器。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1960年Theodore H.Maiman實(shí)用新型第一臺激光器開始,人們就一直在尋求更高能量、更高功率的激光，并利用其作為實(shí)驗(yàn)手段發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、構(gòu)建新理論，研制新材料、制作新器件，推動科學(xué)、醫(yī)療以及工程等領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
[0003]如何提高激光的輸出能量以及功率，自激光實(shí)用新型以來就一直受到人們的廣泛關(guān)注。在激光實(shí)用新型的初期，調(diào)Q與鎖模技術(shù)的應(yīng)用將激光脈沖的峰值功率提升至IO9W量級。激光的能量來自處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)的粒子，而這些粒子是被外界泵浦，由基態(tài)激發(fā)到高能態(tài)上去的，隨后這些粒子在極短的時間內(nèi)(納秒或者更短)向下能態(tài)躍遷，同時發(fā)出的受激輻射形成激光。然而，當(dāng)激光功率過高時，增益介質(zhì)就會因自聚焦等非線性光學(xué)效應(yīng)而被激光損壞。因此，增益介質(zhì)能夠輸出的最大功率密度就必須低于該介質(zhì)的激光損傷閾值，這也是調(diào)Q與鎖模技術(shù)無法突破IO9W瓶頸的原因所在。
[0004]1985 年，Rochester 大學(xué)的 Gerard Mourou 與 Donna Strickland 將雷達(dá)中的啁啾脈沖放大(chirped pulse amplification,簡稱CPA)概念引入到激光領(lǐng)域,改變了這一現(xiàn)狀，為脈沖峰值功率的進(jìn)一步提高奠定了基礎(chǔ)。CPA技術(shù)利用色散元件(例如衍射光柵、棱鏡等)在種子脈沖進(jìn)入增益介質(zhì)之前將其展寬:脈沖的低頻成分走的路徑要比高頻成分要短(正啁啾)，因此其脈寬要比初始時要大，峰值功率得到降低，通過色散元件調(diào)節(jié)脈沖的啁啾量便可以將脈沖的峰值功率降低到增益介質(zhì)的損傷閾值之下。經(jīng)增益介質(zhì)放大后的脈沖再次通過色散元件，此時色散元件的作用與展寬時剛好相反，即補(bǔ)償脈沖中的啁啾，將脈沖壓縮到種子脈沖的寬度，此時的脈沖峰值功率便能得到極大的提高。CPA技術(shù)成功地規(guī)避了增益介質(zhì)損傷閾值的問題，產(chǎn)生的激光聚焦功率甚至超過了 102°W/cm2量級，成為全世界高功率激光系統(tǒng)的核心技術(shù)。
[0005]CPA系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一是啁啾脈沖壓縮器，壓縮器的激光誘導(dǎo)損傷閾值直接決定了系統(tǒng)的輸出功率密度；壓縮器的均勻性與輸出激光波前畸變息息相關(guān)。常用的壓縮器有:棱鏡對、光纖、啁啾鏡以及衍射光柵對，國內(nèi)可見一種基于衍射光柵對的啁啾脈沖壓縮器，并采用組合透鏡對高階色散進(jìn)行了補(bǔ)償(中國專利號200410017495.5);可見一種利用等離子體的啁啾脈沖壓縮方法(中國專利號200610076255.1);可見一種基于禁帶反射的啁啾脈沖壓縮器(中國專利號201210535671.9)。棱鏡對結(jié)構(gòu)簡單，但是帶寬小，且存在較大的高階色散；光纖的激光誘導(dǎo)損傷閾值低，且容易產(chǎn)生和頻、差頻等非線性效應(yīng)；啁啾鏡色散量?。谎苌涔鈻艑Φ募す庹T導(dǎo)損傷閾值低(約數(shù)個焦耳/平方厘米)，且主要通過增大光柵間距獲得大色散量，需要的空間體積大。
[0006]因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型的脈沖壓縮器，可適用于脈寬為納秒量級及其以下的脈沖壓縮，且激光誘導(dǎo)損傷閾值高，色散量大，結(jié)構(gòu)緊湊、空間體積小，便于封裝使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種組合式啁啾脈沖壓縮器，可適用于脈寬為納秒量級及其以下的脈沖壓縮，且激光誘導(dǎo)損傷閾值高，色散量大，結(jié)構(gòu)緊湊、空間體積小，便于封裝使用。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的目的提出的一種組合式啁啾脈沖壓縮器，包括至少一組啁啾布拉格光柵，每組包括四塊啁啾布拉格光柵，所述四塊啁啾布拉格光柵分為鏡像設(shè)置的兩部分，第一部分包括平行設(shè)置的第一啁啾布拉格光柵與第二啁啾布拉格光柵，第二部分包括平行設(shè)置的第三啁啾布拉格光柵與第四啁啾布拉格光柵，輸入脈沖依次經(jīng)過第一啁啾布拉格光柵、第二啁啾布拉格光柵、第三啁啾布拉格光柵與第四啁啾布拉格光柵反射壓縮后輸出，形成輸出脈沖。
[0009]優(yōu)選的，所述輸入脈沖與所述輸出脈沖同軸。
[0010]優(yōu)選的，所述啁啾布拉格光柵厚度為lcm_4cm。
[0011]優(yōu)選的，所述輸入脈沖的入射角小于60°。
[0012]優(yōu)選的，所述啁啾布拉格光柵為位相型啁啾布拉格體光柵。
[0013]優(yōu)選的，所述輸入脈沖的壓縮量與入射角及光柵厚度的關(guān)系式為:
【權(quán)利要求】
1.一種組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，包括至少一組啁啾布拉格光柵，每組包括四塊啁啾布拉格光柵，所述四塊啁啾布拉格光柵分為鏡像設(shè)置的兩部分，第一部分包括平行設(shè)置的第一啁啾布拉格光柵與第二啁啾布拉格光柵，第二部分包括平行設(shè)置的第三啁啾布拉格光柵與第四啁啾布拉格光柵，輸入脈沖依次經(jīng)過第一啁啾布拉格光柵、第二啁啾布拉格光柵、第三啁啾布拉格光柵與第四啁啾布拉格光柵反射壓縮后輸出，形成輸出脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，所述輸入脈沖與所述輸出脈沖同軸。
3.如權(quán)利要求1所述的組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，所述啁啾布拉格光柵厚度為 lcm_4cm0
4.如權(quán)利要求1所述的組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，所述輸入脈沖的入射角小于60°。
5.如權(quán)利要求1所述的組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，所述啁啾布拉格光柵為位相型啁啾布拉格體光柵。
6.如權(quán)利要求1所述的組合式啁啾脈沖壓縮器，其特征在于，所述輸入脈沖的壓縮量與入射角及光柵厚度的關(guān)系式為
【文檔編號】H01S3/10GK203688951SQ201320808092
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】袁孝, 封建勝, 張翔, 吳尚, 熊晗 申請人:蘇州大學(xué)