專利名稱：飛秒脈沖色散補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光脈沖的色散補償，尤其是一種飛秒脈沖色散補償裝置。
背景技術(shù)：
隨著啁啾脈沖放大(CPA)激光技術(shù)的發(fā)展，近年來對啁啾展寬脈沖的色散補償和壓縮技術(shù)也受到廣泛重視，最常使用的色散補償裝置是棱鏡對或光柵對。在先技術(shù)I [E. B. Treacy, IEEE J. Quantum Electron. QE-5, 454-458 (1969)]提出了利用衍射光柵對進(jìn)行脈沖壓縮的方法，其原理是利用光柵對產(chǎn)生的角色散補償啁啾脈沖中的二階色散(群速色散)來起到壓縮脈沖的目的。透明材料對于波長小于IOOOnm的光產(chǎn)生的三階色散和二階色散都是正的，在皮秒脈沖領(lǐng)域，由于皮秒脈沖頻譜寬度較窄，其高階色散很小可以忽略，然而，在飛秒脈沖領(lǐng)域，由于飛秒脈沖的頻譜較寬，其在展寬和傳輸過程產(chǎn)生的高階色散會使脈沖產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，因而不能忽略。光柵對壓縮器雖然能提供負(fù)的群速色散使脈沖變窄壓縮，但是其產(chǎn)生的三階色散始終是正的，故不僅不能補償三階色散，還會使三階色散變得更大。在先技術(shù)2[R. L. Fork, 0. E. Martinez, J. P. Gorden, Opt.lett. 9(5), 150^152(1984)]使用棱鏡對補償色散的原理如下第一等腰直角棱鏡對入射脈沖產(chǎn)生角色散，經(jīng)過第二等腰直角棱鏡后產(chǎn)生負(fù)的二階色散(群速色散)，調(diào)節(jié)棱鏡對之間的距離可以調(diào)節(jié)負(fù)群速色散量。棱鏡對產(chǎn)生負(fù)的群速色散的同時產(chǎn)生負(fù)的三階色散，但是由于脈沖經(jīng)過棱鏡對后仍然帶有空間啁啾，故需要另外一對完全相同的棱鏡對或者一面反射鏡以補償空間啁啾，增加了裝置體積和光路的調(diào)節(jié)困難。在先技術(shù)3[楊鑫，謝興龍，啁啾脈沖壓縮器，發(fā)明專利，公開號CN 1564051A]提出在平行光柵對之間加入由平凹透鏡、雙凸透鏡和雙凹透鏡組成的望遠(yuǎn)鏡及全反射鏡產(chǎn)生不同階次的色散作為CPA的壓縮器。該裝置通過移動望遠(yuǎn)鏡中透鏡的相對位置來補償三階色散。其缺點是光學(xué)元件過多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以調(diào)節(jié)，裝置結(jié)構(gòu)大。在先技術(shù)4[周常河，鄭將軍，飛秒脈沖壓縮裝置，發(fā)明專利，公開號CN200959058]提出用倍密度光柵對進(jìn)行飛秒脈沖壓縮，該技術(shù)中第二光柵的密度是第一光柵的兩倍，從而使第一光柵的一級衍射光經(jīng)過第二光柵的同級衍射后原路返回，從而簡化了裝置。但其光柵對產(chǎn)生的三階色散同樣也是正的，不能補償材料色散引起的正的三階色散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種飛秒脈沖色散補償裝置。該裝置可同時有效補償二階色散和三階色散，且具有結(jié)構(gòu)緊湊和補償量大的特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種飛秒脈沖色散補償裝置，特點在于其構(gòu)成包括置于平臺上的兩塊大小相同的斜邊平行且相對的第一等腰直角棱鏡和第二等腰直角棱鏡，在所述的第一等腰直角棱鏡的、左側(cè)平行于直角邊設(shè)置第一光柵，在所述的第二等腰直角棱鏡的右側(cè)平行于直角邊設(shè)置第二光柵，所述的第二光柵的線密度是第一光柵的線密度的兩倍，帶有啁啾的脈沖垂直于第一等腰直角棱鏡的另一直角邊入射，經(jīng)斜邊全反射并平行于第一光柵的直角邊的折射后，垂直入射在第一光柵上并發(fā)生衍射，再次進(jìn)入第一等腰直角棱鏡中，從第一等腰直角棱鏡斜邊出射后從第二等腰直角棱鏡斜邊入射，經(jīng)第二等腰直角棱鏡折射后入射到第二光柵，光脈沖經(jīng)第二光柵一級衍射后返回，由第一等腰直角棱鏡的另一直角邊輸出。所述的第一等腰直角棱鏡和第二等腰直角棱鏡的材料為重火石玻璃。所述第一光柵和第一等腰直角棱鏡的距離，第二光柵和第二等腰直角棱鏡的距離dl相等,且滿足dl〈5mm。所述的第一光柵(2)的線密度I滿足關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種飛秒脈沖色散補償裝置，特征在于其構(gòu)成包括置于平臺上的兩塊大小相同的斜邊平行且相對的第一等腰直角棱鏡(I)和第二等腰直角棱鏡(3)，在所述的第一等腰直角棱鏡(I)的左側(cè)平行于直角邊設(shè)置第一光柵(2)，在所述的第二等腰直角棱鏡(3)的右側(cè)平行于直角邊設(shè)置第二光柵(4)，所述的第二光柵(4)的線密度是第一光柵(2)的線密度的兩倍，帶有啁啾的脈沖垂直于第一等腰直角棱鏡(I)的另一直角邊(11)入射，經(jīng)斜邊全反射并平行于第一光柵的直角邊的折射后，垂直入射在第一光柵(2)上并發(fā)生衍射，再次進(jìn)入第一等腰直角棱鏡(I)中，從第一等腰直角棱鏡(I)斜邊出射后從第二等腰直角棱鏡(3)斜邊入射，經(jīng)第二等腰直角棱鏡(3)折射后入射到第二光柵(4)，光脈沖經(jīng)第二光柵(4) 一級衍射后返回，由第一等腰直角棱鏡(I)的另一直角邊(11)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛秒脈沖色散補償裝置，其特征在于所述的第一等腰直角棱鏡(I)和第二等腰直角棱鏡(3)的材料為重火石玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛秒脈沖色散補償裝置，其特征在于所述第一光柵(2)和第一等腰直角棱鏡(I)的距離，第二光柵(4)和第二等腰直角棱鏡(3)的距離dl相等且滿足dl〈5mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛秒脈沖色散補償裝置，其特征在于所述的第一光柵(2)的線密度I滿足關(guān)系式
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛秒脈沖色散補償裝置，其特征在于所述的第二光柵(4)放置在可使以其底邊為軸旋轉(zhuǎn)的的一維角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)上，該旋轉(zhuǎn)角度a滿足-2°〈a〈2°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項所述的飛秒脈沖色散補償裝置，其特征在于所述的第二等腰直角棱鏡(3)和第二光柵(4)固定在同一移動平臺上，且第一等腰直角棱鏡(I)和第一光柵(2)固定在同一移動平臺上以調(diào)節(jié)第一等腰直角棱鏡(I)與第二等腰直角棱鏡(3)的垂直距離或水平距離，第二棱鏡(2)和第二光柵(4)均位于第一棱鏡(I)的出射光的光路上。
全文摘要
一種基于光柵和棱鏡組合結(jié)構(gòu)的飛秒脈沖色散補償裝置，包括互相平行的光柵對和斜邊平行放置的同等大小的等腰直角棱鏡對，第二光柵的刻線密度是第一光柵的兩倍。帶有啁啾的脈沖垂直入射到第一等腰直角棱鏡的直角邊，在第一光柵的刻線處發(fā)生一級衍射后，分別經(jīng)過第一等腰直角棱鏡和第二等腰直角棱鏡的折射，在第二光柵發(fā)生一級衍射后返回，從第一棱鏡的直角邊輸出。該補償裝置具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、補償量大、可同時完全補償二階(群速度色散)和三階色散的特點，在飛秒脈沖色散補償領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號G02F1/35GK102662287SQ201210162349
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者孫美智, 徐婷婷, 楊慶偉, 王楠楠, 謝興龍 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所