一种反射型光栅对脉宽展宽器制造技术

本发明专利技术提供一种反射型光栅对脉宽展宽器，包括：激光脉冲导入单元；激光脉冲导出单元；光栅对脉冲展宽单元，包括旋转平台、设置在旋转平台上的二维平移台和第一光栅、设置在二维平移台上并与第一光栅平行的第二光栅、以及设置在旋转平台一侧的后向反射镜，以使入射的激光脉冲经激光脉冲导入单元入射至第一光栅后，经第一光栅衍射至第二光栅，经第二光栅衍射至后向反射镜，经后向反射镜改变高度后反射回第二光栅，再经第二光栅衍射至第一光栅后，经第一光栅衍射至激光脉冲导出单元；以及连接至旋转平台和二维平移台的控制单元。本发明专利技术适用的波长范围广，可连续展宽激光脉冲长度，操作简单方便，大大扩展了一般商用化光脉冲展宽器的功能和适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种反射型光栅对脉宽展宽器
本专利技术涉及超快激光
，尤其涉及一种反射型光栅对脉宽展宽器。
技术介绍
随着激光技术的发展，许多与激光相关的研究与应用进入了飞速发展阶段。其中，啁啾脉冲放大技术(chirped-pulseamplification，简称CPA)的研究取得了惊人的成果，其输出的峰值功率高达太瓦量级(Tera瓦，1012瓦)，并且向派瓦量级(Peta瓦，1015瓦)的推进已获得突破。这是近年来激光
最令人瞩目的成就之一，在科学和技术的广阔领域已显示出诱人的应用前景。从激光诞生的第一天起，获得更窄脉冲宽度、更高峰值功率的激光脉冲一直是激光
研究人员的努力方向，超短脉冲的实现需要通过宽阔的激光辐射光谱，并通过色散补偿使其脉冲长度接近并达到傅里叶变换极限。啁啾脉冲放大技术是迄今实现傅立叶变换极限高能量激光脉冲最成功的技术方案。啁啾脉冲放大技术的基本思想在于：为了有效地从固体激光放大介质中获取能量，同时又避免非线性效应(例如自聚焦)和对光学元件的阈值损伤。在脉冲被放大之前，即将其在时域内展宽，展宽的啁啾脉冲在放大之后，再被压缩至其傅里叶变换极限，从而获得超快高能量的激光脉冲，其峰值功率可以比放大之前高6-7个数量级。其中超快脉冲的展宽/压缩技术是CPA取得成功的至关重要的因素。目前，常用的光学脉冲展宽方法有光纤法、分光镜法、棱镜法和光栅法。其中，光纤法缺少灵活性，一旦做成，展宽倍数便无法改变；分光镜法对偏振态有特殊要求的场合则不宜采用；棱镜法由于材料和结构限制一般只能展宽到几皮秒，而且需要巨大的空间；光栅法利用光栅的分光作用产生的色散特性可将激光的脉冲展宽到几十个皮秒甚至几百皮秒，对飞秒级的脉冲展宽是非常适宜的。因此，光栅法的应用更为广泛，其工作原理是利用光栅产生的色散作用，造成不同频率(或颜色)的光在空间中传输一定距离后，不同颜色的光经过了不同的距离。如，负色散时，激光脉冲所对应的光谱中波长较长的部分(如红光)将比波长较短的部分(如蓝光)经过的距离要长；而正色散时，情况则相反，蓝光将比红光通过更长的距离。色散的作用使得初始的短脉冲在其传输方向上拉长，从而实现其在时域持续时间的展宽。传统的光栅展宽器如专利CN201210357163所示，其一般具有固定的结构，只适用于特定的波长范围，而且受限于结构布局，对脉冲啁啾展宽调节范围有限，即，无法从亚皮秒至几百个皮秒连续可调以满足各个领域对飞秒激光脉冲的使用要求，因此具有较大的局限性。
技术实现思路
针对现有激光脉冲展宽技术中存在的局限和不足，本专利技术的目的在于提供一种工作波长范围广、展宽倍数可调、展宽倍数大的反射型光栅对脉冲展宽器。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种反射型光栅对脉宽展宽器，包括：一激光脉冲导入单元；一激光脉冲导出单元；一光栅对脉冲展宽单元，其包括旋转平台、设置在所述旋转平台上的二维平移台和第一光栅、设置在所述二维平移台上并与所述第一光栅平行的第二光栅、以及设置在所述旋转平台的远离所述激光脉冲导入单元一侧的后向反射镜，以使入射的激光脉冲经所述激光脉冲导入单元入射至所述第一光栅后，经所述第一光栅衍射至所述第二光栅，经所述第二光栅衍射至所述后向反射镜，经所述后向反射镜改变高度后反射回所述第二光栅，再经所述第二光栅衍射至所述第一光栅后，经所述第一光栅衍射至所述激光脉冲导出单元；以及一连接至所述旋转平台和所述二维平移台的控制单元，其控制所述旋转平台的旋转运动以及所述二维平移台在所述旋转平台上的平移运动。优选地，所述激光脉冲导入单元包括用于调节所述激光脉冲的能量的二分之一波片以及用于选择所述激光脉冲偏振方向的线偏振片，其中，所述二分之一波片和所述线偏振片沿所述激光脉冲的入射方向依次设置。优选地，所述第一光栅和第二光栅的刻线方向与所述激光脉冲的偏振方向垂直。进一步地，所述激光脉冲沿水平方向偏振。进一步地，所述后向反射镜包括上下相互垂直连接的第一镜片和第二镜片，且位于所述下方的所述第二镜片与所述旋转平台成45°角。优选地，所述第一光栅和所述第二光栅均为反射型闪耀式刻线光栅。优选地，所述激光脉冲导出单元为输出反射镜。综上所述，本专利技术通过使入射的激光脉冲往复通过光栅对，能够在时域上得到展宽，并且使激光脉冲经过展宽器后其横向截面最大限度地恢复，成平行准直光束；同时，本专利技术还采用了二维平移台以改变第一光栅与第二光栅在旋转平台上的相对位置，并且采用了控制单元来精确控制二维平移台的平移运动，从而实现了连续改变展宽倍数的目的，免去了一些烦琐的光路调节过程；此外，本专利技术还设置了旋转平台以改变整个光栅对脉冲展宽单元相对于入射激光脉冲的角度，并且同样采用了控制单元来精确控制旋转平台的旋转角度，从而可以改变展宽器的工作波长范围。本专利技术的反射型光栅对展宽器由于工作波长范围广，展宽倍数可调，展宽倍数大，能较好地展宽飞秒激光脉冲，并且能有效地克服飞秒激光放大器中常见的激光脉冲光谱增益窄化效应及自相位调制效应，从而满足了各个领域研究人员及应用开发对于飞秒激光脉冲的不同需求。可见，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术可以在不改变展宽器结构的情况下连续可调地改变脉宽展宽效果，并且展宽效果可从亚皮秒展宽到几百皮秒；2、本专利技术通过旋转平台改变光栅对脉冲展宽单元相对于入射激光脉冲的角度，从而可使其工作在不同的波长，其波长适用范围为400-1800nm；3、本专利技术可以通过控制单元精确控制展宽倍数和工作波长，从而实现理想的展宽效果。附图说明图1是本专利技术的反射型光栅对脉宽展宽器的整体结构示意图；图2是反射型闪耀式刻线光栅的示意图；图3A是本专利技术光栅对脉冲展宽单元的顺时针旋转操作示意图；图3B是本专利技术光栅对脉冲展宽单元的逆时针旋转操作示意图；图4是光栅对脉冲展宽单元旋转角度与对应工作波长关系曲线。其中：1二分之一波片、2线偏振片、3第一光栅、4第二光栅、5二维平移台、6后向反射镜、7旋转平台、8输出反射镜、9控制单元。具体实施方式下面结合附图1-4，给出本专利技术的典型实施例，并予以详细描述。如图1所示，本专利技术的反射型光栅对脉宽展宽器包括：激光脉冲导入单元、激光脉冲导出单元、光栅对脉冲展宽单元以及控制单元。下面分别对各个单元进行介绍：激光脉冲导入单元包括入射的飞秒激光脉冲10，以及沿入射方向依次设置的二分之一波片1和线偏振片2，其中，二分之一波片1用于调节入射激光脉冲10的能量，线偏振片2用于调节入射激光脉冲10的偏振方向。激光脉冲导出单元在此示为输出反射镜8。光栅对脉冲展宽单元包括旋转平台7、设置在旋转平台7一侧的后向反射镜6、设置在旋转平台7上的二维平移台5、以及作为核心组件的平行刻线光栅对(即第一光栅3和第二光栅4)。其中，第一光栅3直接固定在旋转平台7上，第二光栅4安装在二维平移台5上。当入射的激光脉冲依次经过二分之一波片1和线偏振片2变成水平线偏振光后，入射到第一光栅3上，由于不同波长的激光脉冲的衍射角不同，从而导致不同波长的光打在第二光栅4的不同位置上。当不同波长的激光脉冲经过第二光栅4再次衍射后，重新变成扩展型平行光束入射到后向反射镜6上，此处的后向反射镜6包括上下相互垂直连接的第一镜片和第二镜片，且位于下方的第二镜片与旋转平台7的上表面成45°角。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射型光栅对脉宽展宽器，其特征在于，包括：一激光脉冲导入单元；一激光脉冲导出单元；一光栅对脉冲展宽单元，其包括旋转平台、设置在所述旋转平台上的二维平移台和第一光栅、设置在所述二维平移台上并与所述第一光栅平行的第二光栅、以及设置在所述旋转平台的远离所述激光脉冲导入单元一侧的后向反射镜，以使入射的激光脉冲经所述激光脉冲导入单元入射至所述第一光栅后，经所述第一光栅衍射至所述第二光栅，经所述第二光栅衍射至所述后向反射镜，经所述后向反射镜改变高度后反射回所述第二光栅，再经所述第二光栅衍射至所述第一光栅后，经所述第一光栅衍射至所述激光脉冲导出单元；以及一连接至所述旋转平台和所述二维平移台的控制单元，其控制所述旋转平台的旋转运动以及所述二维平移台在所述旋转平台上的平移运动。

【技术特征摘要】
1.一种反射型光栅对脉宽展宽器，其特征在于，包括：一激光脉冲导入单元；一激光脉冲导出单元；一光栅对脉冲展宽单元，其包括旋转平台、设置在所述旋转平台上的二维平移台和第一光栅、设置在所述二维平移台上并与所述第一光栅平行的第二光栅、以及设置在所述旋转平台的远离所述激光脉冲导入单元一侧的后向反射镜，以使入射的激光脉冲经所述激光脉冲导入单元入射至所述第一光栅后，经所述第一光栅衍射至所述第二光栅，经所述第二光栅衍射至所述后向反射镜，经所述后向反射镜改变高度后反射回所述第二光栅，再经所述第二光栅衍射至所述第一光栅，经所述第一光栅衍射后沿平行于入射激光脉冲的相反方向传播至所述激光脉冲导出单元；以及一连接至所述旋转平台和所述二维平移台的控制单元，其控制所述旋转平台的旋转运动以改变所述光栅对脉冲展宽单元相对于所述入射激光脉冲的角度，从而改变所述光栅对脉冲展宽单元的工作波长范围，并且所述控制单元还控制所述二维平移台在所述旋转平台上的平移运动，以改变所述第一光栅与所述第二光栅在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宾，张文艳，刘波，刘晓庆，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31