【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光脉冲压缩，具体涉及基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置及方法。
技术介绍
1、超快激光已经广泛应用于工业、医疗、科研等领域，获取高峰值功率、窄脉宽的超短激光脉冲，需要在激光系统的后端采用脉冲压缩装置压窄脉冲宽度。目前，采用衍射光栅进行脉冲压缩是较为有效的方式。
2、现有技术的衍射光栅脉冲压缩装置中光栅的刻线间距都是固定的，脉冲压缩装置所提供的色散由刻线密度、激光波长和光栅垂直间距决定，但高阶色散仍然需要通过激光系统前端匹配。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置及方法，能够有效克服现有技术所存在的不便对脉冲压缩装置提供的高阶色散进行调控的缺陷。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，包括刻线间距固定的第一光栅组件和刻线间距变化的第二光栅组件，所述第一光栅组件与第二光栅组件平行放置，且所述第二光栅组件上与第一光栅组件具有相同刻线间距的位置与待压缩光束照射至第一光栅组件位置处的法线重合；
4、其中，由第一光栅组件和第二光栅组件组成的超快激光脉冲压缩装置提供的色散对待压缩光束中的脉冲进行脉冲宽度压缩。
5、优选地，所述第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅或同为透射光栅或为反射光栅与透射光栅的组合。
6、优选地，还包括用于使得第二光栅组件输出的衍射光束返回至
7、其中，经过高低镜输出的返回光束仅高度发生变化，返回光束的水平面投影与第二光栅组件输出的衍射光束的水平面投影重合。
8、基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，包括以下步骤：
9、s1、待压缩光束照射至第一光栅组件的a位置处发生衍射，入射角和衍射角分别为θi、θd；
10、s2、移动第二光栅组件，使得第二光栅组件上与第一光栅组件具有相同刻线间距的b位置与待压缩光束照射至第一光栅组件的a位置处的法线重合；
11、s3、第一光栅组件输出的衍射光束照射至第二光栅组件的c位置处发生衍射，入射角和衍射角分别为θin、θdn，实现由第一光栅组件和第二光栅组件组成的超快激光脉冲压缩装置提供的色散对待压缩光束中的脉冲进行脉冲宽度压缩；
12、其中，第一光栅组件的刻线间距固定，第二光栅组件的刻线间距变化，且第一光栅组件与第二光栅组件平行放置，则θd=θin。
13、优选地，所述第一光栅组件、第二光栅组件的入射角和衍射角均满足各自的衍射方程：
14、，
15、，
16、其中，λ为光束中心波长。
17、优选地，所述第一光栅组件的刻线间距为d；
18、所述第二光栅组件的刻线间距采用下式表示：
19、，
20、其中，n=1,2,3…,n，n为第二光栅组件的刻线数量；
21、当为常数时，第二光栅组件的刻线间距线性变化；当，即随n变化时，第二光栅组件的刻线间距非线性变化。
22、优选地，当第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅，且第二光栅组件的刻线间距线性变化时：
23、，
24、由于，其中lg为第一光栅组件与第二光栅组件之间的光栅垂直间距，则n满足下式：
25、，
26、待压缩光束经过第一光栅组件、第二光栅组件后由光程和光栅衍射引入的总相移为：
27、，
28、其中，；
29、由第一光栅组件和第二光栅组件组成的超快激光脉冲压缩装置提供的二阶色散d2、三阶色散d3分别为：
30、，
31、，
32、其中，c为光速。
33、优选地，当第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅，且第二光栅组件的刻线间距非线性变化时：
34、，
35、由于，其中lg为第一光栅组件与第二光栅组件之间的光栅垂直间距，则n满足下式：
36、，
37、待压缩光束经过第一光栅组件、第二光栅组件后由光程和光栅衍射引入的总相移为：，
38、其中，；
39、由第一光栅组件和第二光栅组件组成的超快激光脉冲压缩装置提供的二阶色散d2、三阶色散d3分别为：
40、，
41、，
42、其中，c为光速。
43、优选地，当第一光栅组件和第二光栅组件同为透射光栅时：
44、待压缩光束入射至第一光栅组件和第二光栅组件时透射传输并产生衍射，其衍射过程与同为反射光栅时的衍射过程一致，由第一光栅组件和第二光栅组件组成的超快激光脉冲压缩装置提供的二阶色散d2、三阶色散d3分别为：
45、，
46、，
47、其中，lg为第一光栅组件与第二光栅组件之间的光栅垂直间距，c为光速。
48、与现有技术相比，本专利技术所提供的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置及方法，能够通过调节光栅的刻线间距，实现对脉冲压缩装置提供的高阶色散的有效调控。
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1.基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：包括刻线间距固定的第一光栅组件和刻线间距变化的第二光栅组件，所述第一光栅组件与第二光栅组件平行放置，且所述第二光栅组件上与第一光栅组件具有相同刻线间距的位置与待压缩光束照射至第一光栅组件位置处的法线重合；
2.根据权利要求1所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：所述第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅或同为透射光栅或为反射光栅与透射光栅的组合。
3.根据权利要求2所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：还包括用于使得第二光栅组件输出的衍射光束返回至超快激光脉冲压缩装置再进行一次脉冲宽度压缩的高低镜；
4.基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，该方法应用于权利要求2所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，其特征在于：所述第一光栅组件、第二光栅组件的入射角和衍射角均满足各自的衍射方程：
6.根据权利要求5所述
7.根据权利要求6所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，其特征在于：当第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅，且第二光栅组件的刻线间距线性变化时：
8.根据权利要求6所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，其特征在于：当第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅，且第二光栅组件的刻线间距非线性变化时：
9.根据权利要求6所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，其特征在于：当第一光栅组件和第二光栅组件同为透射光栅时：
...【技术特征摘要】
1.基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：包括刻线间距固定的第一光栅组件和刻线间距变化的第二光栅组件，所述第一光栅组件与第二光栅组件平行放置，且所述第二光栅组件上与第一光栅组件具有相同刻线间距的位置与待压缩光束照射至第一光栅组件位置处的法线重合；
2.根据权利要求1所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：所述第一光栅组件和第二光栅组件同为反射光栅或同为透射光栅或为反射光栅与透射光栅的组合。
3.根据权利要求2所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：还包括用于使得第二光栅组件输出的衍射光束返回至超快激光脉冲压缩装置再进行一次脉冲宽度压缩的高低镜；
4.基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩方法，该方法应用于权利要求2所述的基于光栅刻线间距变化的超快激光脉冲压缩装置，其特征在于：包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，时雷，陈火耀，付绍军，
申请(专利权)人：安徽中科光栅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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