大能量反射式光衰減器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光衰減，尤其涉及一種大能量反射式光衰減器。
【背景技術(shù)】
[0002]光衰減器是一種重要的光學(xué)器件，它可以按照用戶的需求將光信號的能量按照預(yù)期進(jìn)行衰減，常常用于吸收、反射或者透射光功率余量，從而進(jìn)行大能量激光系統(tǒng)的評估、研究、調(diào)整和校正等。近年來隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，國際上眾多實(shí)驗(yàn)室相繼發(fā)展或者提出了各種重復(fù)頻率的大能量超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)，如歐洲的阿波羅10PW系統(tǒng)、上海光機(jī)所在建的PW系統(tǒng)、上海交大的200TW系統(tǒng)等等，大系統(tǒng)出現(xiàn)的同時帶來了很多問題，例如怎樣測量此類大能量超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)的脈沖寬度、聚焦光斑等，此類系統(tǒng)的激光脈沖一般脈寬較窄、能量較大、對衰減器引入的波前畸變較敏感等特點(diǎn)，衰減器面型的優(yōu)劣會影響光斑的聚焦，衰減器的材料色散會影響脈沖寬度的壓縮，因此如何設(shè)計(jì)出一套可支持大能量入射脈沖、小的波前畸變引入、不附加材料色散的光衰減器成為大能量超強(qiáng)激光系統(tǒng)參數(shù)測量的關(guān)鍵。
[0003]專利101441332A(精密激光衰減器)中的光衰減器，它由設(shè)置在同一光軸上的兩個平行的偏振片和這兩個偏振片之間的法拉第旋光器組成，其可以連續(xù)的高精度控制激光能量的衰減。然而該系統(tǒng)法拉第旋光器的引入，會對入射脈沖附加相當(dāng)?shù)牟牧仙ⅲ@將導(dǎo)致超強(qiáng)超短脈沖被衰減后無法壓縮，另外對于大能量的激光脈沖來說，此系統(tǒng)需要較大口徑的旋光器，價格昂貴。
[0004]Amplitude等公司用一個半波延遲片和兩個平行放置的線形偏振器組成可調(diào)諧的衰減器，也可以相對精密的衰減入射光，然而一般入射脈沖消光比有限，兩種不同偏振的光透過該衰減器后，容易引起脈沖的調(diào)制，影響后續(xù)脈寬的測量，另外此衰減器用來衰減大能量激光脈沖時，需要用水冷卻半波片，便攜性受到極大限制。另外其用到的波片多為針對特定波長的，對波長具有顯著的選擇性，即使使用消色差的半波片，也是針對特定的通光波段。
[0005]Thorlabs等公司提供的中性密度衰減片，其通過在玻璃或者石英表面鍍上光學(xué)薄膜對入射光進(jìn)行衰減，該種衰減片用起來簡單便攜，然而其閾值比較低，一般量級為10mJ/cm'2,大功率激光脈沖很容易將其膜層擊穿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大能量反射式光衰減器，該光衰減器可以有效的衰減數(shù)十焦耳量級的大能量重復(fù)頻率的入射激光脈沖，對于入射光的波長選擇性較弱，不同波長的脈沖經(jīng)過該光衰減器衰減差別不大，另外衰減過程中不會額外引入材料色散，不會對脈沖引入波前畸變。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種大能量反射式光衰減器，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括第一高反射鏡、平移臺、楔板、第一垃圾桶、白片、第二垃圾桶和第二高反射鏡，所述的第一高反射鏡、楔板、第一垃圾桶、白片、第二垃圾桶和第二高反射鏡置于所述的平移臺上；所述的楔板的前反射面的面形的PV〈 λ /10，RMS< λ /50，楔板的后反射面為普通拋光面，楔板的楔角大于0.1弧度；所述的白片的前反射面的面形的PV〈 λ /10，RMS〈 λ /50，另一面打毛；
[0009]沿入射光路方向依次是第一高反射鏡、楔板、白片和第二高反射鏡，在所述的楔板透射光方向是所述的第一垃圾桶，在所述的楔板的后表面的反射光方向是所述的第二垃圾桶。
[0010]在所述的楔板和第一垃圾桶之間放置有擴(kuò)束透鏡。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0012]本發(fā)明大能量反射式光衰減器的主要衰減單元為白片和楔板，目前10cm量級的白片和楔板制作工藝已經(jīng)比較成熟，可以用于大系統(tǒng)中，對大能量激光脈沖進(jìn)行衰減，另外白片和楔板對入射脈沖的波長選擇性比較弱，不同波段的激光脈沖經(jīng)該衰減器的衰減效果差異不大，另一方面該衰減器對脈沖采用反射方式衰減，引入的色散可以忽略，由于所有的反射面的面型都控制在十分之一個波長以內(nèi)，所以該衰減器引入的波前畸變可以忽略不
i+o
[0013]總之，本發(fā)明可以有效的衰減數(shù)十焦耳量級的大能量重復(fù)頻率的入射激光脈沖，不同波長的脈沖的衰減系數(shù)差別不大，衰減過程不會引入材料色散，不會對脈沖引入波前畸變，可減少對后續(xù)脈沖壓縮和聚焦的影響。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明大能量反射式光衰減器的光路圖；
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0016]由圖1可見，本發(fā)明大能量反射式光衰減器，構(gòu)成包括第一高反射鏡1、平移臺2、楔板3、第一垃圾桶4、白片5、第二垃圾桶6和第二高反射鏡7，所述的第一高反射鏡1、楔板3、第一垃圾桶4、白片5、第二垃圾桶6和第二高反射鏡7置于所述的平移臺2上，沿入射光路方向依次是第一高反射鏡1、楔板3、白片5和第二高反射鏡7，在所述的楔板3的透射光方向是所述的第一垃圾桶5，在所述的楔板3的后表面的反射光方向是所述的第二垃圾桶6。下面是一個實(shí)施例的主要參數(shù):
[0017]所述的楔板的前反射面的面形的PV〈 λ /10，RMS〈 λ /50，楔板的后反射面為普通拋光面，楔板的楔角大于0.1弧度。
[0018]所述的白片的前反射面的面形的PV〈 λ /10，RMS< λ /50，另一面打毛。
[0019]本實(shí)施例的激光參數(shù)如下:
[0020]入射光為8J、直徑32mm、半高全寬帶寬70nm、脈寬1.4ns、中心波長為800nm、重復(fù)頻率為5Hz的激光脈沖。正常用其打靶時，將入射脈沖擴(kuò)束后壓縮即可，然而當(dāng)需要測量其脈寬、波前、光譜等指標(biāo)時，需要將能量衰減到10mJ量級左右后才能測量。
[0021]如圖1所示，當(dāng)衰減器工作時，將平移臺2推到下方標(biāo)記的位置。準(zhǔn)直的入射光經(jīng)過衰減器衰減之后重新導(dǎo)入到主光路。經(jīng)該衰減器衰減之后的激光脈沖與衰減之前，波前以及光譜變化可以忽略不計(jì)，經(jīng)過后續(xù)的壓縮器壓縮，支持的壓縮的最窄脈寬為27fs左右，約為1.1到1.2倍傅里葉變換極限脈寬。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大能量反射式光衰減器，特征在于其構(gòu)成包括第一高反射鏡(1)、平移臺(2)、楔板(3)、第一垃圾桶(4)、白片(5)、第二垃圾桶(6)和第二高反射鏡(7)，所述的第一高反射鏡(1)、楔板(3)、第一垃圾桶(4)、白片(5)、第二垃圾桶(6)和第二高反射鏡(7)置于所述的平移臺⑵上；所述的楔板⑶的前反射面的面形的PV〈 λ/10，RMS〈A/50，所述的楔板(3)的后反射面為普通拋光面，楔板的楔角大于0.1弧度；所述的白片(5)的前反射面的面形的PV〈 λ/10，咖5〈入/50，另一面打毛；沿入射光路方向依次是第一高反射鏡(1)、楔板(3)、白片(5)和第二高反射鏡(7)，在所述的楔板(3)的透射光方向是所述的第一垃圾桶(5)，在所述的楔板(3)的后表面的反射光方向是所述的第二垃圾桶(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大能量反射式光衰減器，其特征在于，在所述的楔板(3)和第一垃圾桶(5)之間放置有擴(kuò)束透鏡。
【專利摘要】一種大能量反射式光衰減器，主要由高反鏡、楔板、白片、平移臺、擴(kuò)束透鏡、垃圾桶構(gòu)成。本發(fā)明具有制作簡單，操作方便的特點(diǎn)，可以有效地衰減數(shù)十焦耳量級的大能量重復(fù)頻率的入射激光脈沖，不同波長的脈沖的衰減系數(shù)差別不大，衰減過程不會引入材料色散，不會對脈沖引入波前畸變，可減少對后續(xù)脈沖壓縮和聚焦的影響。
【IPC分類】G02B17/06
【公開號】CN105372798
【申請?zhí)枴緾N201510898112
【發(fā)明人】陸俊, 冷雨欣, 許毅, 張宗昕, 李妍妍, 郭曉楊, 鄒曉, 黎文開, 吳分翔
【申請人】中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月8日