一种二次压缩的光栅压缩器

    专利查询2026-08-25  5


    本发明涉及超快激光,特别是涉及一种用于二次压缩的光栅压缩器。


    背景技术:

    1、现如今,飞秒激光技术在很多领域有着广泛而深刻的应用,例如激光烧蚀、激光等离子体加速、高次谐波产生、光学参量放大的泵浦源等等。

    2、啁啾脉冲放大(cpa)技术的出现将超短脉冲的能量带到了更高的一个水平。cpa的原理是通过一些色散元件(棱镜、光栅等)将待放大脉冲在时域上进行展宽,以避免在放大过程中产生的能量损伤问题,最后再将放大后的脉冲经过压缩器进行色散的补偿。一般cpa技术包括三个部分:展宽器、放大器和压缩器。压缩器中通常采用的色散元件有棱镜对、光栅、啁啾镜等,

    3、现有的光栅压缩器往往采用光栅对压缩器如图1所示,这种压缩器包括一对平行光栅对1、2,一个屋脊棱镜3。入射脉冲经过第一块光栅衍射后不同波长对应不同的衍射角,长波和短波由于衍射角不同而产生光程差即产生了色散,这种色散符号与展宽器中赋予的色散相反,通过改变两光栅间距可以调节补偿的色散量大小,当补偿的色散量正好等于展宽器以及放大过程中产生的色散量大小时,脉冲被压缩至最窄。

    4、这种压缩器通常只能进行一次压缩,能补偿的色散量取决于第二片光栅的尺寸,当衍射线宽等于光栅长度时,再拉长光栅间距,衍射光就不能完全被第二片光栅收集从而造成切光。


    技术实现思路

    1、本发明针对上述提供大色散量补偿的压缩器难题,提供了一种二次压缩的光栅压缩器,在传统光栅对压缩器基础上新添加两个屋脊棱镜,用于将第一次压缩后的光束降低高度后再次送回压缩器进行第二次压缩。相较于传统的光栅对压缩器,本发明在不增加光栅数量和占地面积的前提下实现了二次压缩,装置简易,调节方便且能提供较大色散量。

    2、本发明的技术解决方案如下:

    3、一种二次压缩的光栅压缩器,其特征在于,包括:

    4、一对平行设置的小光栅和大光栅,二者均安装在可调节的支撑结构上;

    5、屋脊棱镜,位于大光栅输出光路的垂直方向上,用于折返第一次压缩后的光束;

    6、第一屋脊棱镜,其尺寸与屋脊棱镜相同,且二者的直角面相互平行,设置在大光栅的后方,用于折返第二次压缩后的光束;

    7、第二屋脊棱镜,设置在小光栅的前方,用于垂直反射第一次压缩后的光束,并设计有结构以确保不影响第二次压缩光束的出射路径;

    8、其中,所有屋脊棱镜、第一屋脊棱镜和第二屋脊棱镜的反射面均镀有反射率至少为99.8%的高反介质膜,以优化光束反射效率,且最佳反射角度设定为45°。

    9、优选的,所述小光栅和大光栅的支撑结构包括旋转台和位移台,位移台具有平行于光栅面和垂直于光栅面的两个调节方向,用于精确调节两光栅的间距、衍射效率以及色散补偿量。

    10、优选的,第一屋脊棱镜光线反射面均镀有反射率99.8%的高反介质膜,最佳反射角度为45°。

    11、优选的,第二屋脊棱镜光线反射面均镀有反射率99.8%的高反介质膜,最佳反射角度为45°。

    12、与现有技术相比,本发明的优点:

    13、1)本发明在不增加光栅数的情况下将传统光栅对压缩器的压缩量翻倍,且地面积小,成本低,易于安装。

    14、2)通过两次光栅透射和屋脊棱镜的反射,实现了对脉冲光束的二次压缩,显著提高压缩效率,使得出射的光束具有更低的时间宽度和更高的峰值功率,满足特定应用对高功率、短脉冲的需求。

    15、3)小光栅和大光栅均安装在旋转台和位移台上,使得用户可以方便地调节衍射效率和补偿色散量的大小。通过调整光栅的间距和角度,可以实现对不同波长和脉宽光束的精确压缩,提高了压缩器的通用性和适应性。

    16、4)压缩器中的屋脊棱镜采用直角面紧贴的设计,使得整体结构紧凑且稳定,不仅减小了压缩器的体积,还降低了光路调整的难度,提高了系统的集成度和稳定性。

    17、5)屋脊棱镜的表面镀有45°高反介质膜,能够确保光束在棱镜表面发生高效反射,同时保持较高的透过率,有助于减少光束在压缩过程中的损失,提高压缩效率和出射光束的质量。

    18、6)通过精确调整光栅和屋脊棱镜的位置和角度,可以实现对光束的精确控制,这使得压缩器能够产生具有特定时空特性的光束,满足不同应用对光束形状、大小和方向的要求。



    技术特征:

    1.一种二次压缩的光栅压缩器,包括:一对平行的小光栅(1)和大光栅(2),以及屋脊棱镜(3),该屋脊棱镜(3)位于经所述大光栅(2)输出光路的垂直方向,用于折返第一次压缩光束,其特征在于,还包括:

    2.根据权利要求1所述二次压缩的光栅压缩器,其特征在于,第一屋脊棱镜(4)光线反射面均镀有反射率99.8%的高反介质膜,最佳反射角度为45°。

    3.根据权利要求1所述二次压缩的光栅压缩器,其特征在于,第二屋脊棱镜(5)光线反射面均镀有反射率99.8%的高反介质膜,最佳反射角度为45°。


    技术总结
    一种二次压缩的光栅压缩器,由小光栅、大光栅、三个屋脊棱镜组成,其中位于大光栅光路后的两个屋脊棱镜叠放在一起,两光栅平行放置。待压缩脉冲射入该压缩器后经历两次压缩,有效节省了占地面积,利用较小尺寸的光栅提供了较大的色散量。

    技术研发人员:朱君泽,宋贾俊,彭宇杰,沈丽雅,高贯光,刘寅飞,冷雨欣
    受保护的技术使用者:中国科学院上海光学精密机械研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
    转载请注明原文地址:https://tc.8miu.com/read-38464.html

    最新回复(0)