專利名稱：高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置及其調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超強(qiáng)超短激光，是一種高功率大能量超短激光系統(tǒng)所用的啁啾脈沖展寬器，主要適用于高能量(200～2000焦耳)超短(10-15～10-12秒)超強(qiáng)(1012～1015瓦)激光系統(tǒng)的脈沖展寬和改善超短脈沖的光束質(zhì)量。
背景技術(shù)：
啁啾脈沖放大(Chirped Pulse Amplification，簡(jiǎn)寫為CPA)和光學(xué)參量啁啾脈沖放大(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification，簡(jiǎn)寫為OPCPA)是目前獲取超短、超強(qiáng)激光脈沖的經(jīng)典方法，已被廣泛的應(yīng)用于建造多太瓦(即1012W，簡(jiǎn)寫為TW)級(jí)激光系統(tǒng)和拍瓦(即1015W，簡(jiǎn)寫為PW)級(jí)激光系統(tǒng)。它首先利用展寬器對(duì)飛秒或亞皮秒的激光脈沖引入一定的啁啾量，使脈沖展寬，注入高增益的預(yù)放，當(dāng)脈沖能量達(dá)到焦耳量級(jí)，再通過(guò)主放大器將能量提高到設(shè)計(jì)的水平，最后利用壓縮器引入與展寬器相反的啁啾量，使脈沖寬度復(fù)原，從而獲得高功率大能量的超短脈沖激光輸出。其中展寬器是一個(gè)重要的器件，它的合理設(shè)計(jì)對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)性能是非常重要的。目前，英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室的Vulcan超強(qiáng)超短激光裝置利用兩個(gè)展寬器實(shí)現(xiàn)的對(duì)激光脈沖展寬的方案已經(jīng)獲得了激光輸出能量651J，打靶的脈沖寬度為410fs，功率達(dá)到1.03PW，聚焦的功率密度達(dá)到了1.06×1021W·cm-2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(Workshop on Ultrahigh Density Plasma Production，Application and Theory forLaser Fusion Proceedings，2005，16-25)，該裝置所使用的展寬器(J Collier，CHernandez-Gomez，“Double Decker Stretcher Design for the Petawatt Upgrade”.CLF Annual Report RAL-TR-2002-013，2001-2002 pg 173)如圖1所示，圖中11、21-凹面反射鏡，12、22-凸面反射鏡，13-光柵，14、24-全反射鏡。
該展寬裝置和整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程是種子飛秒激光經(jīng)過(guò)第一個(gè)展寬器(1)后，激光脈沖的寬度展到2.4ns，注入到OPA激光放大器中進(jìn)行預(yù)放大，之后再進(jìn)入第二個(gè)展寬器(2)進(jìn)行第二級(jí)放大，激光脈沖寬度展寬到4.8ns，注入主放大器進(jìn)行放大，最后進(jìn)入壓縮池對(duì)激光脈沖進(jìn)行壓縮，得到所需要的高功率大能量超短激光脈沖。
該展寬裝置的特點(diǎn)為兩個(gè)展寬器是層疊的，可以減少整個(gè)裝置占用的空間；兩個(gè)展寬器共用同一塊光柵，減少了光柵的使用數(shù)量。其缺點(diǎn)也是很顯然的，由于兩個(gè)展寬器是層疊的，進(jìn)行展寬比調(diào)諧時(shí)是相互影響的，需要兩個(gè)展寬器同時(shí)同步進(jìn)行，在這種情況下，這個(gè)系統(tǒng)的色散補(bǔ)償?shù)恼{(diào)諧任務(wù)實(shí)際上是在壓縮器中完成的。這樣務(wù)必會(huì)加大壓縮器中大口徑光柵的調(diào)節(jié)難度，特別是目前大口徑光柵大多需要通過(guò)光柵拼接來(lái)獲得，這樣它的調(diào)節(jié)難度就更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置及其調(diào)節(jié)方法，最終獲得高對(duì)比度高功率大能量的超短脈沖輸出。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種高功率大能量超短激光脈沖展寬的調(diào)節(jié)方法，該方法的核心是采用兩個(gè)同樣的展寬器分兩級(jí)獨(dú)立進(jìn)行展寬，第一個(gè)展寬器放在種子光源之后，其展寬比固定；第二個(gè)展寬器放在光學(xué)參量放大(Optical Parametric Amplification簡(jiǎn)稱OPA)的預(yù)放大之后，具有連續(xù)調(diào)諧二階以及高階色散的功能，第二個(gè)展寬器的調(diào)節(jié)是先補(bǔ)償二階色散，再補(bǔ)償高階色散。
一種高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于由第一展寬器和第二展寬器)組成，第一個(gè)展寬器放在種子光源之后，其展寬比固定，第二個(gè)展寬器放在OPA預(yù)放大之后，具有連續(xù)調(diào)諧二階以及高階色散的功能所述的第一展寬器由第一柱型凹面反射鏡、第一柱型凸面反射鏡、第一光柵和第一全反射鏡組成；所述的第一柱型凹面反射鏡、第一柱型凸面反射鏡、第一光柵和第一全反射鏡分別置于各自的調(diào)整架上，所述的第一柱型凹面反射鏡、第一柱型凸面反射鏡和第一全反射鏡均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，該第一展寬器的出射光束垂直于所述的第一全反射鏡的反射平面；所述的第二展寬器由展寬部分、二階色散微調(diào)部分和高階色散微調(diào)部分組成所述的展寬部分依次由第二柱型凹面反射鏡、第二柱型凸面反射鏡、第二光柵和第二全反射鏡組成，所述的第二柱型凹面反射鏡和第二柱型凸面反射鏡分別放在各自的五維調(diào)整架上，第二光柵放在四維調(diào)整架上，第二全反射鏡放在三維調(diào)整架上，所述的第二柱型凹面反射鏡和第二柱型凸面反射鏡的中心旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所述的第二柱型凹面反射鏡、第二柱型凸面反射鏡以及第二全反射鏡均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，；所述的二階色散微調(diào)部分由所述的第二柱型凹面反射鏡和第二柱型凸面反射鏡的兩個(gè)五維調(diào)整架組成；所述的高階色散微調(diào)部分由平凹透鏡和雙凸透鏡組成并置于所述的第二光柵和第二全反射鏡之間，該平凹透鏡放在五維調(diào)整架上，該雙凸透鏡放在四維調(diào)整架上，所述的平凹透鏡和雙凸透鏡的旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所有透鏡鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增透膜；所述的第二展寬器的出射光束與所述的平凹透鏡和雙凸透鏡共光軸并垂直于第二全反射鏡)的反射平面。
所述第一展寬器的展寬比固定，所述的第二展寬器的展寬比和高階色散是可連續(xù)調(diào)諧的。
所述的第一柱型凸面反射鏡的曲率半徑為第一柱型凹面反射鏡曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第一柱型凸面反射鏡的曲率半徑值，第一柱型凹面反射鏡與第一光柵之間的距離為第一柱型凹面反射鏡的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
所述的第二柱型凸面反射鏡的曲率半徑為第二柱型凹面反射鏡曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第二柱型凸面反射鏡的曲率半徑值，第二柱型凹面反射鏡與第二光柵)之間的距離為第二柱型凹面反射鏡的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
所述的第一光柵和第二光柵的光柵刻線為1200線/mm～1800線/mm。
所述的平凹透鏡的中心厚度為1.1～2.5cm，曲率半徑為25～30cm，透鏡材料為SSK4玻璃；雙凸透鏡的中心厚度為2.0～3.5cm，第一個(gè)面的曲率半徑為30～35cm，第二個(gè)面的曲率半徑為41～45cm，透鏡材料為ZF10玻璃。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于1、可以實(shí)現(xiàn)高功率大能量超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)中對(duì)激光脈沖進(jìn)行大展寬比展寬的要求；2、利用兩級(jí)對(duì)激光脈沖進(jìn)行展寬，符合整個(gè)大能量高功率系統(tǒng)大展寬比的要求。
3、本發(fā)明的最大特點(diǎn)在于第一個(gè)展寬器的展寬比固定，而第二個(gè)展寬器具有二階色散和高階色散的可連續(xù)調(diào)諧性，從而可以大大降低壓縮器中大口徑光柵的調(diào)節(jié)難度，讓壓縮器中的大部分調(diào)節(jié)任務(wù)由第二個(gè)展寬器來(lái)實(shí)現(xiàn)，甚至可以讓壓縮器第一次調(diào)整好后就不再進(jìn)行調(diào)節(jié)，完全固定，調(diào)節(jié)任務(wù)全部由第二個(gè)展寬器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4、由于本發(fā)明可以有效的補(bǔ)償高階色散，從而大大提升整個(gè)系統(tǒng)的性能，最終獲得高對(duì)比度高功率大能量的超短脈沖輸出。


圖1為已有的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置示意圖。
圖中1-第一展寬器2-第二展寬器11-第一柱型凹面反射鏡21-第二柱型凹面反射鏡12-第一柱型凸面反射鏡22-第二柱型凸面反射鏡13第一光柵23-第二光柵14第一全反射鏡24-第二全反射鏡25-平凹透鏡26-雙凸透鏡31、32、33、43、46-四維調(diào)整架41，42、45-五維調(diào)整架34、44-三維調(diào)整架具體實(shí)施方式
圖2為本發(fā)明高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，由第一展寬器1和第二展寬器2組成，第一個(gè)展寬器1放在種子光源之后，其展寬比固定，第二個(gè)展寬器2放在OPA預(yù)放大之后，具有連續(xù)調(diào)諧二階以及高階色散的功能
所述的第一展寬器1由第一柱型凹面反射鏡11、第一柱型凸面反射鏡12、第一光柵13和第一全反射鏡14組成；所述的第一柱型凹面反射鏡11、第一柱型凸面反射鏡12、第一光柵13和第一全反射鏡14分別置于各自的四維調(diào)整架31、32、33上，所述的第一柱型凹面反射鏡11、第一柱型凸面反射鏡12和第一全反射鏡14均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，該第一展寬器的出射光束垂直于所述的第一全反射鏡14的反射平面；所述的第二展寬器2由展寬部分、二階色散微調(diào)部分和高階色散微調(diào)部分組成所述的展寬部分依次由第二柱型凹面反射鏡21、第二柱型凸面反射鏡22、第二光柵23和第二全反射鏡24組成，所述的第二柱型凹面反射鏡21和第二柱型凸面反射鏡22分別放在各自的五維調(diào)整架41、42上，第二光柵23放在四維調(diào)整架43上，第二全反射鏡24放在三維調(diào)整架44上，所述的第二柱型凹面反射鏡21和第二柱型凸面反射鏡22的中心旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所述的第二柱型凹面反射鏡21、第二柱型凸面反射鏡22以及第二全反射鏡24均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，；所述的二階色散微調(diào)部分由所述的第二柱型凹面反射鏡21和第二柱型凸面反射鏡22的兩個(gè)五維調(diào)整架41、42組成；所述的高階色散微調(diào)部分由平凹透鏡25和雙凸透鏡26組成并置于所述的第二光柵23和第二全反射鏡24之間，該平凹透鏡25放在五維調(diào)整架45上，該雙凸透鏡26放在四維調(diào)整架46上，所述的平凹透鏡25和雙凸透鏡26的旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所有透鏡鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增透膜；所述的第二展寬器的出射光束與所述的平凹透鏡25和雙凸透鏡26共光軸并垂直于第二全反射鏡24的反射平面。
所述第一展寬器1的展寬比固定，調(diào)試好后，就不需要再調(diào)節(jié)。第二展寬器2的展寬比和高階色散是可連續(xù)調(diào)諧的。
所述的第一柱型凹面反射鏡11的曲率半徑為500～1000cm，第一柱型凸面反射鏡12的曲率半徑為第一柱型凹面反射鏡11曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第一柱型凸面反射鏡12的曲率半徑值。第一柱型凹面反射鏡11與第一光柵13之間的距離為第一柱型凹面反射鏡11的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
所述的第二柱型凹面反射鏡21的曲率半徑為700～1200cm，第二柱型凸面反射鏡22的曲率半徑為第二柱型凹面反射鏡21曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第二柱型凸面反射鏡22的曲率半徑值。第二柱型凹面反射鏡21與第二光柵23之間的距離為第二柱型凹面反射鏡21的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
所述的第一光柵13和第二光柵23的光柵刻線為1200線/mm～1800線/mm。
所述的平凹透鏡25的中心厚度為1.1～2.5cm，曲率半徑為25～30cm，透鏡材料為SSK4玻璃；雙凸透鏡26的中心厚度為2.0～3.5cm，第一個(gè)面的曲率半徑為30～35cm，第二個(gè)面的曲率半徑為41～45cm，透鏡材料為ZF10玻璃。
所述的第二全反射鏡24離雙凸透鏡26的距離為6～10cm。
所述的第一展寬器1中的第一柱型凹面反射鏡(11)、第一柱型凸面反射鏡(12)以及第二展寬器2中的雙凸透鏡26的四維調(diào)整架31、32、46具有三維的角度調(diào)節(jié)和上下的升降調(diào)節(jié)。
所述的第一光柵13和第二光柵23的四維調(diào)整架33、43具有三維的角度調(diào)節(jié)和上下的升降調(diào)節(jié)。
所述的第一全反射鏡14和第二全反射24的三維調(diào)整架34、44具有二維的角度調(diào)節(jié)和上下的升降調(diào)節(jié)。
所述的第二展寬器2中的第二柱型凹面鏡21和第二柱型凸面鏡22的五維調(diào)整架41、42具有三維的角度調(diào)節(jié)、上下的升降調(diào)節(jié)以及沿X方向的水平調(diào)節(jié)。
所述的平凹透鏡25的五維調(diào)整架45具有三維的角度調(diào)節(jié)、上下的升降調(diào)節(jié)以及沿X方向的水平調(diào)節(jié)。
與其它的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置相比，本發(fā)明高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置具有以下不同點(diǎn)1、采用兩個(gè)獨(dú)立的展寬器分兩級(jí)對(duì)激光脈沖進(jìn)行展寬，達(dá)到大展寬比的目的；2、第一展寬器1的展寬比固定，而第二展寬器2具有連續(xù)獨(dú)立調(diào)節(jié)二階色散和高階色散的能力，從而一方面能夠大大降低壓縮器中大口徑光柵的調(diào)節(jié)難度，將壓縮器的部分或全部調(diào)節(jié)任務(wù)前移，由第二展寬器2的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一方面能夠使整個(gè)系統(tǒng)的二階色散和高階色散得到很好的補(bǔ)償，從而獲得高對(duì)比度高功率大能量的超短激光脈沖輸出。
本發(fā)明高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置具體的工作過(guò)程是激光脈沖分兩級(jí)進(jìn)行展寬，第一級(jí)展寬為種子激光入射到第一展寬器1的第一光柵13上，激光脈沖中的不同波長(zhǎng)成分在第一光柵13的衍射面上展開(kāi)，衍射光線傳播到第一柱型凹面反射鏡11上，經(jīng)過(guò)第一柱型凹面反射鏡11反射后傳播到第一柱型凸面反射鏡12上，再經(jīng)過(guò)第一柱型凸面反射鏡12反射后再次傳播到第一柱型凹面反射鏡11上，由第一柱型凹面反射鏡11反射后傳播到第一光柵13上，經(jīng)過(guò)第一光柵13再次衍射后，經(jīng)過(guò)第一全反射鏡14的反射后，光線沿原光路返回，在入射光線處輸出，到此完成了第一級(jí)展寬。
從第一級(jí)展寬出來(lái)的激光脈沖進(jìn)入OPA預(yù)放大，之后進(jìn)入第二級(jí)展寬。
第二級(jí)展寬為從OPA預(yù)放大出來(lái)的激光脈沖，入射到第二展寬器2的第二光柵23上，激光脈沖中的不同波長(zhǎng)成分在第二光柵23的衍射面上展開(kāi)，衍射光線傳播到第二柱型凹面反射鏡21上，再經(jīng)過(guò)第二柱型凹面反射鏡21反射后傳播到第二柱型凸面反射鏡22上，再經(jīng)過(guò)第二柱型凸面反射鏡22反射后再次傳播到第二柱型凹面反射鏡21上，由第二柱型凹面反射鏡21反射后傳播到第二光柵23上，經(jīng)過(guò)第二光柵23再次衍射后，垂直進(jìn)入高階色散微調(diào)平凹透鏡25和雙凸透鏡26器，經(jīng)平凹透鏡25和雙凸透鏡26出射的光線經(jīng)第二全反射鏡24的反射后，沿原路返回，至此完成第二級(jí)的展寬。
為了將系統(tǒng)中殘留的二階和高階色散完全補(bǔ)償?shù)?，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求先讓展寬器和壓縮器的二階和高階色散匹配到最好，從而可以在整個(gè)系統(tǒng)的初步調(diào)試過(guò)程中將系統(tǒng)的二階和高階色散匹配到最佳狀態(tài)，剩下微量的殘留二階和高階色散由以下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。原則為先補(bǔ)償二階色散，再補(bǔ)償高階色散。
為了將啁啾脈沖中殘留的二階色散完全補(bǔ)償?shù)?，通過(guò)調(diào)節(jié)第二展寬器2中的五維調(diào)整架41、42同時(shí)沿X正方向或X負(fù)方向移動(dòng)，從而改變第二展寬器2的“等效”光柵對(duì)的距離，即可以使二階色散發(fā)生改變，而不會(huì)影響其它光路，達(dá)到獨(dú)立連續(xù)調(diào)諧二階色散的作用，進(jìn)而把系統(tǒng)中殘留的二階色散完全補(bǔ)償?shù)簟?br> 為了將啁啾脈沖中殘留的高階色散完全補(bǔ)償?shù)?，通過(guò)調(diào)節(jié)第二展寬器2中的五維調(diào)整架45和四維調(diào)整架46來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓五維調(diào)整架45和四維調(diào)整架46作垂直于旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即相對(duì)的上下升降，可以使平凹透鏡25和雙凸透鏡26組成的組合透鏡產(chǎn)生微量的縱向的像差，這部分像差可以用來(lái)補(bǔ)償三階色散，而不影響其它的色散，從而達(dá)到獨(dú)立連續(xù)調(diào)諧三階色散的作用，進(jìn)而把系統(tǒng)殘留的三階色散完全補(bǔ)償?shù)簦煌ㄟ^(guò)讓五維調(diào)整架45沿旋轉(zhuǎn)軸作相對(duì)雙凸透鏡26的運(yùn)動(dòng)，即水平移動(dòng)，可以使平凹透鏡25和雙凸透鏡26組成的組合透鏡產(chǎn)生微量橫向的像差，這部分像差可以用來(lái)補(bǔ)償四階色散，而不影響其它的色散，從而達(dá)到獨(dú)立連續(xù)調(diào)諧四階色散的作用，進(jìn)而把系統(tǒng)殘留的四階色散完全補(bǔ)償?shù)?。這樣既達(dá)到了大的展寬比，又將各階色散徹底的補(bǔ)償?shù)袅恕?br> 實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)高功率大能量超短激光脈沖的大展寬比的展寬，激光脈沖寬度從50～200fs展寬到2～5ns；由于第二個(gè)展寬器的可連續(xù)調(diào)諧性，可以大大降低壓縮器中大口徑光柵的調(diào)節(jié)難度，讓壓縮器中的大部分調(diào)節(jié)任務(wù)由第二個(gè)展寬器來(lái)實(shí)現(xiàn)，甚至可以讓壓縮器第一次調(diào)整好后就不再進(jìn)行調(diào)節(jié)，完全固定，調(diào)節(jié)任務(wù)全部可由第二個(gè)展寬器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種高功率大能量超短激光脈沖展寬的調(diào)節(jié)方法，其特征在于該方法是采用兩個(gè)同樣的展寬器分兩級(jí)獨(dú)立進(jìn)行展寬，第一個(gè)展寬器放在種子光源之后，其展寬比固定；第二個(gè)展寬器放在光學(xué)參量放大的預(yù)放大之后，具有連續(xù)調(diào)諧二階以及高階色散的功能，第二個(gè)展寬器的調(diào)節(jié)是先補(bǔ)償二階色散，再補(bǔ)償高階色散。
2.一種高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于由第一展寬器(1)和第二展寬器(2)組成，第一個(gè)展寬器(1)放在種子光源之后，其展寬比固定，第二個(gè)展寬器(2)放在OPA預(yù)放大之后，具有連續(xù)調(diào)諧二階以及高階色散的功能所述的第一展寬器(1)由第一柱型凹面反射鏡(11)、第一柱型凸面反射鏡(12)、第一光柵(13)和第一全反射鏡(14)組成；所述的第一柱型凹面反射鏡(11)、第一柱型凸面反射鏡(12)、第一光柵(13)和第一全反射鏡(14)分別置于各自的調(diào)整架上，所述的第一柱型凹面反射鏡(11)、第一柱型凸面反射鏡(12)和第一全反射鏡(14)均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，該第一展寬器的出射光束垂直于所述的第一全反射鏡(14)的反射平面；所述的第二展寬器(2)由展寬部分、二階色散微調(diào)部分和高階色散微調(diào)部分組成所述的展寬部分依次由第二柱型凹面反射鏡(21)、第二柱型凸面反射鏡(22)、第二光柵(23)和第二全反射鏡(24)組成，所述的第二柱型凹面反射鏡(21)和第二柱型凸面反射鏡(22)分別放在各自的五維調(diào)整架(41、42)上，第二光柵(23)放在四維調(diào)整架(43)上，第二全反射鏡(24)放在三維調(diào)整架(44)上，所述的第二柱型凹面反射鏡(21)和第二柱型凸面反射鏡(22)的中心旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所述的第二柱型凹面反射鏡(21)、第二柱型凸面反射鏡(22)以及第二全反射鏡(24)均鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增反膜，；所述的二階色散微調(diào)部分由所述的第二柱型凹面反射鏡(21)和第二柱型凸面反射鏡(22)的兩個(gè)五維調(diào)整架(41、42)組成；所述的高階色散微調(diào)部分由平凹透鏡(25)和雙凸透鏡(26)組成并置于所述的第二光柵(23)和第二全反射鏡(24)之間，該平凹透鏡(25)放在五維調(diào)整架(45)上，該雙凸透鏡(26)放在四維調(diào)整架(46)上，所述的平凹透鏡(25)和雙凸透鏡(26)的旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，所有透鏡鍍有工作波長(zhǎng)的介質(zhì)增透膜；所述的第二展寬器的出射光束與所述的平凹透鏡(25)和雙凸透鏡(26)共光軸并垂直于第二全反射鏡(24)的反射平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于所述第一展寬器(1)的展寬比固定，所述的第二展寬器(2)的展寬比和高階色散是可連續(xù)調(diào)諧的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于所述的第一柱型凸面反射鏡(12)的曲率半徑為第一柱型凹面反射鏡(11)曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第一柱型凸面反射鏡(12)的曲率半徑值，第一柱型凹面反射鏡(11)與第一光柵(13)之間的距離為第一柱型凹面反射鏡(11)的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于所述的第二柱型凸面反射鏡(22)的曲率半徑為第二柱型凹面反射鏡(21)曲率半徑的一半，兩者之間的距離為第二柱型凸面反射鏡(22)的曲率半徑值，第二柱型凹面反射鏡(21)與第二光柵(23)之間的距離為第二柱型凹面反射鏡(21)的曲率半徑值的0.6～0.7倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于所述的第一光柵(13)和第二光柵(23)的光柵刻線為1200線/mm～1800線/mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置，其特征在于所述的平凹透鏡(25)的中心厚度為1.1～2.5cm，曲率半徑為25～30cm，透鏡材料為SSK4玻璃；雙凸透鏡(26)的中心厚度為2.0～3.5cm，第一個(gè)面的曲率半徑為30～35cm，第二個(gè)面的曲率半徑為41～45cm，透鏡材料為ZF10玻璃。
全文摘要
一種高功率大能量超短激光脈沖展寬裝置及其調(diào)節(jié)方法，該脈沖展寬裝置由兩個(gè)展寬器組成，第一個(gè)展寬器放在種子激光之后，展寬比固定。第二個(gè)展寬器放在OPA預(yù)放大之后，不僅可以對(duì)二階色散進(jìn)行連續(xù)調(diào)諧，還可以對(duì)三階和四階色散進(jìn)行連續(xù)調(diào)諧。本發(fā)明的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)高功率大能量超短激光脈沖的大展寬比的展寬，激光脈沖寬度從50～200fs展寬到2～5ns；同時(shí)由于第二個(gè)展寬器的可連續(xù)調(diào)諧性，可以大大降低壓縮器中大口徑光柵的調(diào)節(jié)難度，讓壓縮器中的大部分調(diào)節(jié)任務(wù)由第二個(gè)展寬器來(lái)實(shí)現(xiàn)，甚至可以讓壓縮器第一次調(diào)整好后就不再進(jìn)行調(diào)節(jié)，完全固定，調(diào)節(jié)任務(wù)全部由第二個(gè)展寬器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G02F1/35GK1909305SQ20061002896
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者楊慶偉, 郭愛(ài)林, 謝興龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所