[发明专利]优化的电介质反射式衍射光栅

说明书

技术领域

本发明涉及用于获得反射式衍射光栅的方法。更具体地，本发明涉及可能获得在特定条件下使用的优化的电介质衍射光栅的方法。

本发明还涉及通过该获取方法获得的光栅。

优选地，但不排除其他技术，本发明涉及这种优化的光栅的获取以实施大功率激光束光谱色散。

背景技术

衍射光栅是具有周期性间隔沟槽的光学器件。它具有大量取决于入射波长、入射角以及其周期的衍射级。在色散级中(不同于级0)，反射角取决于波长。

衍射光栅用于许多光学系统中，尤其用于通过频移放大激光脉冲。

2.1用于脉冲式激光的频移放大的光栅的使用

脉冲式激光或者脉冲激光可能在非常短的时间周期内(接近几皮秒(10^-12s)或者几飞秒(10^-15s))获得高瞬时功率。在这些激光中，超短激光脉冲在雷射介质(lasing medium)中被放大之前由激光腔生成。由于在极短的时间周期内传递脉冲能量，所以最初产生甚至具有低能量的激光脉冲产生高瞬时功率。

为了可能提高脉冲激光的功率而没有损坏雷射介质的瞬时功率，已经考虑在放大脉冲之前进行暂时扩展，然后对其进行重新压缩。因此，用于激光介质中的瞬时功率可以相对于最终由脉冲激光发射的脉冲功率而降低。这种频移放大方法(通常称为啁啾脉冲放大的“CPA”)可能将脉冲的持续时间提高大约10³的系数，然后对其进行重新压缩从而使得其返回初始持续时间。

在D.Strickland and G.Mourou的文章“Compression of amplified chirped optical pulses”(Opt.Commun.56，219-221-1985)中描述的这种CPA方法使用脉冲的光谱分解，可能将具有不同长度的路径强加于各种波长以将他们暂时移位。大多数情况通过色散光栅来进行扩展和重新压缩脉冲，色散光栅具有对激光流的显著的色散率以及良好阻抗。

2.2这些光栅必要的特征

用于实现这种方法的衍射光栅必须满足几种特殊要求。他们必须在色散级中具有很好的反射效率，即，他们必须在色散衍射级中与要放大的激光脉冲的光谱间隔相对应的光谱间隔上反射相当大的一部分入射光。

频移放大还需要对激光流具有良好阻抗的衍射光栅，尤其在已经放大激光脉冲之后重新压缩该激光脉冲。

2.3衍射光栅

如在M.D.Perry，R.D.Boyd，J.A.Britten，B.W.Shore，C.Shannon and L.Li的文章“High efficiency multilayer dielectric diffraction gratings”(Opt.Lett.20，940-942-1995)中指出的衍射光栅具有比更有效的金属光栅更好的激光流阻抗性能水平。衍射光栅由放置在衬底上的薄介电层的叠层组成并且反射高达约99％的入射光。周期性蚀刻上表面以获得衍射光栅。

选择这种叠层中每层的厚度以形成布拉格反射镜，或者“四分之一波反射镜”，其中具有高折射率n_H的层与具有低折射率n_L的层交替。高折射率n_H层的厚度t_H和低折射率n_L层的厚度t_L分别由下列关系式确定：

tH=λ4nHcosθH]]>

tL=λ4nLcosθL]]>