四光柵雷射脈衝壓縮器的製作方法

2023-05-24 02:32:46 2

專利名稱：四光柵雷射脈衝壓縮器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於應用CPA(啁啾脈衝放大)技術的高功率超短脈衝雷射領域，具體涉及一種四光柵雷射脈衝壓縮器。
背景技術：
CPA(啁啾脈衝放大)技術是首先將一個短脈衝雷射展寬為帶有啁啾的長脈衝，然後在放大器中進行放大，到達所需要的能量之後再將其壓縮到短脈衝，以獲得足夠高的輸出功率及聚焦功率密度。這樣做可以有效地克服和減弱短脈衝雷射放大過程中由於極高的峰值功率給光學元件帶來的損傷和各種非線性效應，大大提高能量提取效率。用光柵對進行脈衝展寬及壓縮的基本原理是利用光柵的衍射效應，通常用的是一級衍射光，使不同波長的光在光柵對中經過不同的延遲，展寬器提供正的群速度色散(GVD)，而壓縮器提供負的群速度色散，使脈衝得到展寬和壓縮。
已有技術中基本的展寬、壓縮構型是Martinez型及Treacy型雙光柵展寬壓縮器。但在高能量、高功率雷射脈衝裝置中，由於放大後的光束口徑較大，而大尺寸光柵不易獲得，往往採用四光柵平鋪式結構，在美國羅切斯特大學2003年第96卷的季度報告中公開了名為「The Coherent Additionof Gratings for Pulse Compression in High-Energy Laser Systems」的一篇文章(p.207～211)，其中描述了一種四光柵平鋪式結構的壓縮器(見圖3)。這種結構的壓縮器佔用空間大、安放困難、調節不便。

發明內容
本實用新型提供一種四光柵雷射脈衝壓縮器，能夠實現較大口徑啁啾脈衝的雙程壓縮，既可以克服單程壓縮中存在的橫向譜移動，又可以克服平鋪式結構中空間佔用大、調節不便的缺點。
本實用新型的四光柵雷射脈衝壓縮器包括四塊光柵、兩個調整架、一塊導入鏡及兩塊折返鏡。其特點是四塊光柵分為平行放置的兩組，每組中的兩塊光柵上下排列置於同一個調整架上，每個調整架同時支撐兩塊光柵，可整體旋轉及平動，調整架上設置有旋鈕，可分別調整單塊光柵的刻線在光柵面內的旋轉及光柵的俯仰角度，使得壓縮器便於調節。在平行放置的兩組光柵之間的一側設置有光束導入鏡，入射光經導入鏡反射後到達光柵；在平行放置的兩組光柵之間的另一側設置有兩塊折返鏡，兩塊折返鏡相互垂直放置，且兩塊折返鏡所在平面的交線與光束到達折返鏡前的傳輸方向垂直，折返鏡置於三維調整架上。
本實用新型的雷射脈衝壓縮器結構緊湊、調節方便，能將已展寬的較大口徑的啁啾長脈衝雷射壓縮至極短狀態。與現有技術中的四光柵壓縮器相比，本實用新型的壓縮器所佔用的空間大大減小，便於安裝。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明


圖1為本實用新型的四光柵雷射脈衝壓縮器實施例的結構示意圖。
圖2為本實用新型的四光柵雷射脈衝壓縮器實施例的光柵調整架示意圖。
圖3為現有技術中的四光柵壓縮器結構示意圖具體實施方式
圖1中，四光柵雷射脈衝壓縮器的結構包括光柵(1、2、3、4)、調整架(5、6)、導入鏡7及折返鏡(8、9)。四塊光柵分為平行放置的兩組，光柵1和光柵4為一組，上下排列置於調整架5上；光柵2和光柵3為一組，上下排列置於調整架6上。調整架(5、6)上設置有調節旋鈕。在平行放置兩組光柵的調整架(5、6)之間的一側設置有光束導入鏡7，入射光經導入鏡7反射後到達光柵1；在另一側設置有相互垂直放置的折返鏡(8、9)，且折返鏡8和折返鏡9所在平面的交線與光束到達折返鏡8前的傳輸方向垂直，折返鏡(8、9)置於三維調整架上。
入射光經導入鏡7反射後到達光柵1，在光柵1上衍射，一級衍射光到達光柵2，經光柵2再次衍射後依次到達折返鏡8及折返鏡9，接著經光柵3到光柵4射出。折返鏡(8、9)的放置應使光束離開折返鏡9時的傳輸方向和光束到達折返鏡8前的傳輸方向平行，所以，折返鏡(8、9)必須相互垂直，且它們所在平面的交線與光束到達折返鏡8前的傳輸方向必須垂直，這可以通過將折返鏡8、折返鏡9置於三維調整架上來實現。每組中的兩塊光柵位於同一個平面內，兩組光柵所在的兩個平面互相平行。與平鋪式結構相比，本實用新型的四光柵雷射脈衝壓縮器所佔用的空間大大減小。
調整架5支撐光柵1和光柵4，調整架6支撐光柵2和光柵3，每一個調整架可通過調節旋鈕整體旋轉及前後平動。圖2中，在調整架的側邊設置旋鈕(10、11)，分別用以調整上下兩塊光柵的刻線在光柵面內的旋轉，電機驅動的推拉杆(12、13)分別設於調整架的上部及中部，用以調整上下兩塊光柵的俯仰角度。採用本實用新型使得壓縮器的調節非常方便。
在實驗室中，採用本實用新型獲得了8.6焦耳30飛秒(1飛秒＝10-15秒)的高功率超短脈衝雷射。
權利要求1.一種四光柵雷射脈衝壓縮器，其特徵在於所述的壓縮器包括光柵(1、2、3、4)、調整架(5、6)、導入鏡(7)及折返鏡(8、9)；光柵(1、2、3、4)分為平行放置的兩組，光柵(1)和光柵(4)為一組，上下排列置於調整架(5)上；光柵(2)和光柵(3)為一組，上下排列置於調整架(6)上；在平行放置的兩組光柵的調整架(5、6)之間的一側設有光束導入鏡(7)；在另一側設有相互垂直放置的折返鏡(8、9)，折返鏡(8)和折返鏡(9)所在平面的交線與光束到達折返鏡(8)前的傳輸方向垂直，折返鏡(8、9)置於三維調整架上。
2.根據權利要求1所述四光柵雷射脈衝壓縮器，其特徵在於所述的調整架的側邊設有調節旋鈕(10、11)。
3.根據權利要求1所述四光柵雷射脈衝壓縮器，其特徵在於所述的調整架上還設有調整光柵俯仰角度的電機驅動推拉杆(12、13)。
專利摘要本實用新型提供了一種四光柵雷射脈衝壓縮器。其特點是，所述的壓縮器包括光柵(1、2、3、4)、調整架(5、6)、一塊導入鏡(7)及兩塊折返鏡(8、9)。四塊光柵分為平行放置的兩組，光柵(1、4)為一組，光柵(2、3)為一組，每組中的兩塊光柵上下排列置於同一個調整架上。本實用新型可以實現較大口徑啁啾脈衝的雙程壓縮，克服單程壓縮中存在的橫向譜移動，佔用空間小、調節方便。
文檔編號G02B27/44GK2777598SQ20052003364
公開日2006年5月3日 申請日期2005年3月21日 優先權日2005年3月21日
發明者彭翰生, 張小民, 魏曉峰, 朱啟華, 黃小軍, 王曉東, 林東輝, 周凱南, 郭儀, 曾小明, 劉蘭琴, 王逍, 徐冰 申請人:中國工程物理研究院雷射聚變研究中心