一种组合式啁啾脉冲压缩器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种组合式啁啾脉冲压缩器，该压缩器包括至少一组啁啾布拉格光栅，每组包括四块啁啾布拉格光栅，且四块啁啾布拉格光栅分为镜像设置的两部分，每部分的两块啁啾布拉格光栅平行设置，使得整个压缩器无空间啁啾，结构紧凑、空间体积小，且输入输出脉冲光束同轴，可以封装为一个模块，实现即插即用的目的。通过采用光热敏折变玻璃制备啁啾布拉格光栅，激光诱导损伤阈值高，可承受10J/cm2的能量密度，色散能力强，可用于脉宽为纳秒量级及其以下的脉冲压缩，适用范围较广。
【专利说明】一种组合式啁啾脉冲压缩器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光脉冲压缩器设计制造领域，具体涉及一种组合式啁啾脉冲压缩器。
【背景技术】
[0002]自从1960年Theodore H.Maiman实用新型第一台激光器开始,人们就一直在寻求更高能量、更高功率的激光，并利用其作为实验手段发现新现象、构建新理论，研制新材料、制作新器件，推动科学、医疗以及工程等领域的进一步发展。
[0003]如何提高激光的输出能量以及功率，自激光实用新型以来就一直受到人们的广泛关注。在激光实用新型的初期，调Q与锁模技术的应用将激光脉冲的峰值功率提升至IO9W量级。激光的能量来自处于反转状态的粒子，而这些粒子是被外界泵浦，由基态激发到高能态上去的，随后这些粒子在极短的时间内(纳秒或者更短)向下能态跃迁，同时发出的受激辐射形成激光。然而，当激光功率过高时，增益介质就会因自聚焦等非线性光学效应而被激光损坏。因此，增益介质能够输出的最大功率密度就必须低于该介质的激光损伤阈值，这也是调Q与锁模技术无法突破IO9W瓶颈的原因所在。
[0004]1985 年，Rochester 大学的 Gerard Mourou 与 Donna Strickland 将雷达中的啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification,简称CPA)概念引入到激光领域,改变了这一现状，为脉冲峰值功率的进一步提高奠定了基础。CPA技术利用色散元件(例如衍射光栅、棱镜等)在种子脉冲进入增益介质之前将其展宽:脉冲的低频成分走的路径要比高频成分要短(正啁啾)，因此其脉宽要比初始时要大，峰值功率得到降低，通过色散元件调节脉冲的啁啾量便可以将脉冲的峰值功率降低到增益介质的损伤阈值之下。经增益介质放大后的脉冲再次通过色散元件，此时色散元件的作用与展宽时刚好相反，即补偿脉冲中的啁啾，将脉冲压缩到种子脉冲的宽度，此时的脉冲峰值功率便能得到极大的提高。CPA技术成功地规避了增益介质损伤阈值的问题，产生的激光聚焦功率甚至超过了 102°W/cm2量级，成为全世界高功率激光系统的核心技术。
[0005]CPA系统的关键器件之一是啁啾脉冲压缩器，压缩器的激光诱导损伤阈值直接决定了系统的输出功率密度；压缩器的均匀性与输出激光波前畸变息息相关。常用的压缩器有:棱镜对、光纤、啁啾镜以及衍射光栅对，国内可见一种基于衍射光栅对的啁啾脉冲压缩器，并采用组合透镜对高阶色散进行了补偿(中国专利号200410017495.5);可见一种利用等离子体的啁啾脉冲压缩方法(中国专利号200610076255.1);可见一种基于禁带反射的啁啾脉冲压缩器(中国专利号201210535671.9)。棱镜对结构简单，但是带宽小，且存在较大的高阶色散；光纤的激光诱导损伤阈值低，且容易产生和频、差频等非线性效应；啁啾镜色散量小；衍射光栅对的激光诱导损伤阈值低(约数个焦耳/平方厘米)，且主要通过增大光栅间距获得大色散量，需要的空间体积大。
[0006]因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型的脉冲压缩器，可适用于脉宽为纳秒量级及其以下的脉冲压缩，且激光诱导损伤阈值高，色散量大，结构紧凑、空间体积小，便于封装使用。
实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型提供一种组合式啁啾脉冲压缩器，可适用于脉宽为纳秒量级及其以下的脉冲压缩，且激光诱导损伤阈值高，色散量大，结构紧凑、空间体积小，便于封装使用。
[0008]根据本实用新型的目的提出的一种组合式啁啾脉冲压缩器，包括至少一组啁啾布拉格光栅，每组包括四块啁啾布拉格光栅，所述四块啁啾布拉格光栅分为镜像设置的两部分，第一部分包括平行设置的第一啁啾布拉格光栅与第二啁啾布拉格光栅，第二部分包括平行设置的第三啁啾布拉格光栅与第四啁啾布拉格光栅，输入脉冲依次经过第一啁啾布拉格光栅、第二啁啾布拉格光栅、第三啁啾布拉格光栅与第四啁啾布拉格光栅反射压缩后输出，形成输出脉冲。
[0009]优选的，所述输入脉冲与所述输出脉冲同轴。
[0010]优选的，所述啁啾布拉格光栅厚度为lcm_4cm。
[0011]优选的，所述输入脉冲的入射角小于60°。
[0012]优选的，所述啁啾布拉格光栅为位相型啁啾布拉格体光栅。
[0013]优选的，所述输入脉冲的压缩量与入射角及光栅厚度的关系式为:
【权利要求】
1.一种组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，包括至少一组啁啾布拉格光栅，每组包括四块啁啾布拉格光栅，所述四块啁啾布拉格光栅分为镜像设置的两部分，第一部分包括平行设置的第一啁啾布拉格光栅与第二啁啾布拉格光栅，第二部分包括平行设置的第三啁啾布拉格光栅与第四啁啾布拉格光栅，输入脉冲依次经过第一啁啾布拉格光栅、第二啁啾布拉格光栅、第三啁啾布拉格光栅与第四啁啾布拉格光栅反射压缩后输出，形成输出脉冲。
2.如权利要求1所述的组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，所述输入脉冲与所述输出脉冲同轴。
3.如权利要求1所述的组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，所述啁啾布拉格光栅厚度为 lcm_4cm0
4.如权利要求1所述的组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，所述输入脉冲的入射角小于60°。
5.如权利要求1所述的组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，所述啁啾布拉格光栅为位相型啁啾布拉格体光栅。
6.如权利要求1所述的组合式啁啾脉冲压缩器，其特征在于，所述输入脉冲的压缩量与入射角及光栅厚度的关系式为
【文档编号】H01S3/10GK203688951SQ201320808092
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】袁孝, 封建胜, 张翔, 吴尚, 熊晗 申请人:苏州大学