[发明专利]飞秒脉冲色散补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及光脉冲的色散补偿，尤其是一种飞秒脉冲色散补偿装置。

背景技术

随着啁啾脉冲放大（CPA）激光技术的发展，近年来对啁啾展宽脉冲的色散补偿和压缩技术也受到广泛重视，最常使用的色散补偿装置是棱镜对或光栅对。

在先技术1[E.B.Treacy，IEEE J.Quantum Electron.QE-5,454-458(1969)]提出了利用衍射光栅对进行脉冲压缩的方法，其原理是利用光栅对产生的角色散补偿啁啾脉冲中的二阶色散（群速色散）来起到压缩脉冲的目的。透明材料对于波长小于1000nm的光产生的三阶色散和二阶色散都是正的，在皮秒脉冲领域，由于皮秒脉冲频谱宽度较窄，其高阶色散很小可以忽略，然而，在飞秒脉冲领域，由于飞秒脉冲的频谱较宽，其在展宽和传输过程产生的高阶色散会使脉冲产生严重畸变，因而不能忽略。光栅对压缩器虽然能提供负的群速色散使脉冲变窄压缩，但是其产生的三阶色散始终是正的，故不仅不能补偿三阶色散，还会使三阶色散变得更大。

在先技术2[R.L.Fork,O.E.Martinez,J.P.Gorden,Opt.lett.9(5),150~152(1984)]使用棱镜对补偿色散的原理如下：第一等腰直角棱镜对入射脉冲产生角色散，经过第二等腰直角棱镜后产生负的二阶色散（群速色散），调节棱镜对之间的距离可以调节负群速色散量。棱镜对产生负的群速色散的同时产生负的三阶色散，但是由于脉冲经过棱镜对后仍然带有空间啁啾，故需要另外一对完全相同的棱镜对或者一面反射镜以补偿空间啁啾，增加了装置体积和光路的调节困难。

在先技术3[杨鑫，谢兴龙，啁啾脉冲压缩器，发明专利，公开号：CN 1564051A]提出在平行光栅对之间加入由平凹透镜、双凸透镜和双凹透镜组成的望远镜及全反射镜产生不同阶次的色散作为CPA的压缩器。该装置通过移动望远镜中透镜的相对位置来补偿三阶色散。其缺点是光学元件过多，结构复杂难以调节，装置结构大。

在先技术4[周常河，郑将军，飞秒脉冲压缩装置，发明专利，公开号：CN200959058]提出用倍密度光栅对进行飞秒脉冲压缩，该技术中第二光栅的密度是第一光栅的两倍，从而使第一光栅的一级衍射光经过第二光栅的同级衍射后原路返回，从而简化了装置。但其光栅对产生的三阶色散同样也是正的，不能补偿材料色散引起的正的三阶色散。

发明内容

本发明提供一种飞秒脉冲色散补偿装置。该装置可同时有效补偿二阶色散和三阶色散，且具有结构紧凑和补偿量大的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种飞秒脉冲色散补偿装置，特点在于其构成包括置于平台上的两块大小相同的斜边平行且相对的第一等腰直角棱镜和第二等腰直角棱镜，在所述的第一等腰直角棱镜的左侧平行于直角边设置第一光栅，在所述的第二等腰直角棱镜的右侧平行于直角边设置第二光栅，所述的第二光栅的线密度是第一光栅的线密度的两倍，带有啁啾的脉冲垂直于第一等腰直角棱镜的另一直角边入射，经斜边全反射并平行于第一光栅的直角边的折射后，垂直入射在第一光栅上并发生衍射，再次进入第一等腰直角棱镜中，从第一等腰直角棱镜斜边出射后从第二等腰直角棱镜斜边入射，经第二等腰直角棱镜折射后入射到第二光栅，光脉冲经第二光栅一级衍射后返回，由第一等腰直角棱镜的另一直角边输出。

所述的第一等腰直角棱镜和第二等腰直角棱镜的材料为重火石玻璃。

所述第一光栅和第一等腰直角棱镜的距离，第二光栅和第二等腰直角棱镜的距离d1相等，且满足d1<5mm。

所述的第一光栅（2）的线密度l满足关系式：