[发明专利]54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅

说明书

一种适用于54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅，包括衬底以及所述衬底上的弦形光栅结构。所述弦形光栅结构的外形轮廓可由特定公式进行定义。所述的弦形光栅结构包括光敏材料光栅层和覆盖在光敏材料光栅层上的金属层。所述光栅的周期Λ为600～750纳米，占空比f₁为0.4～1。所述弦形光栅层结构的槽深h为170～260纳米。所述金属层材料为金或者银(Au/Ag)，其厚度为100～220纳米。本发明的光栅中心波长为910纳米，在入射角θ为大角度54度～62度入射时，光栅的TM偏振光的‑1级衍射效率在200纳米(810～1010纳米)以上带宽范围内大于90％。本发明中的脉宽压缩光栅在拍瓦级啁啾脉冲压缩技术中具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及反射式光栅领域，特别是一种54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅。

技术背景

在超强超短激光领域中，脉宽压缩光栅是其关键技术手段啁啾脉冲放大(ChirpedPulse Amplification,CPA)技术中的核心元件。针对CPA技术所应用的超强超短激光领域的特点，对其核心元件脉宽压缩光栅提出了高衍射效率、宽光谱、高抗激光损伤能力和大尺寸的要求。目前，广泛应用于CPA技术的三种常用光栅分别为全介质光栅、金属介质膜光栅和金属膜光栅。

全介质光栅具有较高的抗激光损伤阈值，通过对多层膜结构以及周期、占空比、槽深等参数的优化，在1053纳米能够获得较高的衍射效率，但是受限于其光谱带宽较窄，带宽100纳米左右，目前更多应用于皮秒脉宽压缩。

金属介质膜光栅结合了金属宽带宽和高抗激光损伤阈值的优点，但目前难以实现大尺寸的研制要求。

金属膜光栅具有宽带宽的优点，且相较于全介质光栅和金属介质膜光栅在制备过程中有制备步骤相对较少，易重复利用的优点，因此其在大尺寸脉宽压缩光栅研制时具有巨大优势。

目前，领域中金属膜脉宽压缩光栅的设计主要集中在中心波长800纳米和1053纳米处，设计的使用角度集中在利特罗(Littrow)角或小于54度角。据我们所知，没有人针对910纳米中心波长给出适用于大角度54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅的设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对中心波长910纳米波段提供一种适用于大角度54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅。该光栅可以使TM偏振模式入射光以大角度54度～62度入射时，光栅-1级反射衍射效率在200纳米(810～1010纳米)以上带宽范围内大于90％。该中心波长910纳米的适用于大角度入射使用的宽光谱脉宽压缩光栅在啁啾脉冲压缩技术中具有重要的实用价值。

本发明的技术解决方案如下：

一种适用于54度～62度入射使用的宽谱脉宽压缩光栅，其特点在于，包括衬底以及衬底上的弦形光栅结构，该弦形光栅结构包括光敏材料光栅层和覆盖在光敏材料光栅层上的金属层。

所述的光敏材料光栅层的占空比f₂，即栅线与栅线之间存在空隙,0f₂1。

所述的金属层(1)均匀的覆盖在光敏材料光栅层上，并且金属与光敏材料紧密贴合。

所述的金属层(1)均匀的覆盖在光敏材料光栅层栅线空隙间的衬底上，并且金属与衬底紧密贴合。

所述的弦形光栅结构的外形轮廓f(x)，公式如下：

其中:h为金属层(1)光栅槽的槽深，Λ为光栅周期，f₁为金属层(1)的光栅槽占空比，σ为光栅槽形的形貌。

所述光栅的周期Λ为600～750纳米，占空比f₁为0.4～1,f₁f₂，所述金属层光栅槽的槽深h为170～260纳米。