[发明专利]大口径超强超短脉冲取样装置

说明书

一种大口径超强超短脉冲取样装置，该取样镜包括取样镜和光束空间整形器。该装置在取样镜基体上设置开孔，能实现超强超短脉冲保真取样，采用光束空间整形器件，可保证取样光束有效传输。装置充分考虑超强超短脉冲的时域和频域特性，取样镜附加的脉冲展宽量不显著影响脉冲宽度。

技术领域

本发明涉及超短超强激光，特别是一种大口径超强超短脉冲取样装置，可实现脉冲宽度小于百飞秒的数拍瓦或者数百拍瓦超强超短脉冲时间特性测量取样。

背景技术

超短超强激光技术领域，激光脉冲宽度和脉冲信噪比是评价其输出性能极为重要的参数。随着超强超短脉冲技术发展，目前单束线可实现近十拍瓦输出，而百拍瓦激光装置也提上计划。对如此高的激光脉冲功率，由于非线性效应及超强超短脉冲的光谱特性，实现其时域特性的精确测量变得尤为困难，而其主要困难在于大口径光束的取样技术。

由于超强超短脉冲具有宽光谱、短脉冲宽度、高峰值功率等特性，一般情况下，对压缩后的脉冲测量一般采用透射取样进行激光参数实时在线测量。测量内容包括脉冲能量、脉冲宽度、信噪比、波前、信噪比、近场分布等。对于大口径超短脉冲，其口径一般能达到直径300mm以上，对应的取样镜直径一般大于500mm(45°倾斜放置)，为保证反射面型，一般厚度大于其直径的十分之一；考虑取样镜材料色散及高功率密度情况下的B积分，取样光束通过较厚的取样镜后，其脉冲展宽及B积分将变得如此可观，以至于严重影响到激光脉冲的测量，特别是脉冲宽度的实时在线测量。

因此，亟需开发面向大口径超强超短脉冲测量的取样单元技术，实现脉冲宽度的保真取样，进而实现超强超短脉冲宽度的实时在线测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径超强超短脉冲取样装置，该装置采用大口径光学元件背面打孔技术方案，可实现超强超短激光脉冲的脉冲宽度测量的保真取样。

为实现上述目标，本发明的技术解决方案如下：

一种大口径超强超短脉冲取样装置，其特点在于，该装置包括取样镜和光束空间整形器，

所述的取样镜包括基底、前表面和取样镜孔内后表面，所述的基底的口径大于光束作用在所述的取样镜前表面的区域，材料透过率及均匀性满足光束采样需求；根据采样点数量设置对应数量的后表面加工传输通道，每组加工传输通道包括加工通道和光传输通道，所述的加工通道和光传输通道的底部与所述的取样镜孔内后表面重叠；所述的加工通道以保证加工所述取样镜孔内后表面的器具可达，所述的取样镜孔内后表面的镀膜材料可达；所述的光传输通道是取样光束全口径传输通道，而通道壁不被取样光束辐照；

所述的前表面是所述的基底的一个表面经过加工和镀膜形成，所述的前表面的面型满足主光路光束传输的要求，膜层透过率T根据工作点设计，要求透射取样光束的B积分不大于1；

所述的取样镜孔内后表面位于所述的基底的加工传输通道的底部，距离所述前表面的最大距离d满足两个条件：其一是取样光束B积分不大于1的要求，其二是引入的脉冲宽度展宽量符合待测脉冲脉宽测量精度要求；

所述的光束空间整形器紧贴在所述的取样镜孔内后表面。

所述的光束空间整形器为锯齿光栏、渐变透射率软边光栏或二值软边光栏，确保沿径向，透过率缓慢地从接近于1降低至0，以消除取样光束传输过程的硬边衍射。

本发明大口径超强超短脉冲取样装置具有如下优点：

(1)本装置通过打孔技术，将取样镜局部变薄，进而有效控制超强超短激光脉冲宽度测量取样时的时间展宽和畸变。

(2)采用软边光栏对取样光束进行整形，防止激光传输过程的硬边衍射效应引入测量误差；

附图说明

图1是本发明大口径超强超短脉冲取样装置结构示意图