【摘要】：隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展,高色散和高衍射效率的衍射光柵作為激光脈沖壓縮,激光選頻,光譜合束等技術(shù)中的核心器件,被廣泛地應(yīng)用于高功率激光系統(tǒng)中。在激光光譜合束系統(tǒng)中,光柵的偏振無(wú)關(guān)性有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的輸出能力,因此高效率的偏振無(wú)關(guān)光柵在近年來(lái)備受關(guān)注。當(dāng)入射光為非偏振光時(shí),光柵的衍射效率如果與偏振相關(guān),會(huì)影響衍射光總的衍射效率和偏振狀態(tài)。熔石英透射式光柵具有大寬帶、高衍射效率、高損傷閾值等特性,并且相較于反射式光柵具有光路無(wú)遮擋的優(yōu)點(diǎn)。本論文開(kāi)展的偏振無(wú)關(guān)透射光柵設(shè)計(jì)與研制工作,對(duì)提高激光器系統(tǒng)的輸出功率以及改善非偏激光入射時(shí)光學(xué)器件的工作穩(wěn)定性具有重要意義。本論文的主要研究工作如下:(1)基于嚴(yán)格耦合波理論給出了TE、TM兩種偏振態(tài)下衍射效率的計(jì)算公式,編寫了光柵的衍射效率計(jì)算機(jī)程序,用于相位型浮雕光柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(2)光柵材料選用熔石英,綜合考慮了TE波、TM波入射的情況,計(jì)算了不同占空比,槽深和空頻下的-1級(jí)透射衍射效率,通過(guò)分析相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),選擇出合適的空頻,開(kāi)展研究工作。以中心波長(zhǎng)處的Littrow角入射,將光柵槽型分矩形和梯形兩種情況進(jìn)行分析,對(duì)于矩形光柵,研究了衍射效率隨槽深和占空比的分布;對(duì)于梯形光柵,在不同的底角下,研究了衍射效率隨槽深和下底占空比的分布,最終得到了光柵衍射效率的最優(yōu)解。在已優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)石英光柵的工藝容差進(jìn)行了分析,以中心波長(zhǎng)處TE波和TM波的-1級(jí)衍射效率均大于95%為約束條件,搜索滿足條件的槽深和占空比范圍,確定用于制作的石英光柵參數(shù);(3)以石英為基底,進(jìn)行了TiO_2/SiO_2雙層介質(zhì)透射式光柵的探索。對(duì)不同空頻下的雙層光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)對(duì)比選擇了合適的Ti O2與Si O2刻蝕深度,完成了相關(guān)的雙層透射光柵設(shè)計(jì)。最后分析了影響所設(shè)計(jì)雙層介質(zhì)光柵衍射效率的主要因素;(4)開(kāi)展了熔石英透射光柵的實(shí)驗(yàn)研究。完成了940lines/mm石英光柵的相關(guān)測(cè)試,光柵的衍射效率與理論分析相符。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN24
【圖文】：

章 緒論 偏振無(wú)關(guān)透射光柵的光束質(zhì)量的超短脈沖激光。CPA 基本原理如圖 1-1 所示。短脈沖激光振蕩器輸脈沖，先經(jīng)過(guò)展寬器將飛秒脈沖激光的脈沖寬度在時(shí)域上展寬 103-105倍，該產(chǎn)生一定的正色散，進(jìn)而帶來(lái)群速度的延遲，導(dǎo)致單脈沖中的長(zhǎng)波部分與短波輸?shù)臅r(shí)間差被拉大，脈寬被展寬至 ps 甚至 ns 量級(jí)，因而降低了脈沖的峰值功后，將得到的寬脈沖導(dǎo)入系統(tǒng)中的功率放大器，此時(shí)脈沖可以在不損壞元件的提取更多的能量，實(shí)現(xiàn)能量的放大。最后，放大的寬脈沖被導(dǎo)入脈寬壓縮器實(shí)壓縮，壓縮過(guò)程與展寬過(guò)程相反，會(huì)提供負(fù)色散，進(jìn)行色散的補(bǔ)償，使超短脈縮回飛秒量級(jí)。該方法一方面實(shí)現(xiàn)了飛秒脈沖能量的放大，另一方面也避免了值功率導(dǎo)致的非線性效應(yīng)。

壓縮光柵按工作方式可分為反射式和透射式。其中反射式主要分為兩和多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)。鍍金光柵帶寬大，可實(shí)現(xiàn)最高 95%的衍射效率，的熱效應(yīng)會(huì)降低衍射效率，同時(shí)還存在熱吸收現(xiàn)象，使得損傷閾值降低膜光柵因能實(shí)現(xiàn)更高的衍射效率，同時(shí)具有更高的損傷閾值而得到廣但是帶寬都比較小，一般小于 100nm。透射式光柵由透射材料表面刻成，具有大帶寬、高衍射效率、高損傷閾值[15,16]，但在超短超強(qiáng)脈沖基板厚度過(guò)大時(shí)容易產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)。隨著制備水平的不斷提高來(lái)，透射光柵在脈沖壓縮系統(tǒng)中的應(yīng)用將會(huì)受到越來(lái)越多的重視。光選頻方面，光柵可用于各類可調(diào)諧激光器。其中外腔半導(dǎo)體激光器、波導(dǎo)濾波器、干涉濾光片、衍射光柵等光學(xué)反饋元件組成外腔，通的位置對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧。衍射光柵因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易調(diào)諧、輸出被應(yīng)用于許多選頻系統(tǒng)。

偏振無(wú)關(guān)透射光柵的研究 第一章 緒論在光譜合束系統(tǒng)中，色散元件決定了合束的成敗。相較于棱鏡，光柵的色散本領(lǐng)更強(qiáng)、衍射效率更高。對(duì)應(yīng)用于 SBC 系統(tǒng)的衍射光柵而言，需要在某一衍射級(jí)次集中衍射光的絕大部分能量，同時(shí)還可以分辨出特定的波長(zhǎng)。為了使光譜合束的效率最大化，系統(tǒng)中使用的光柵應(yīng)為一階衍射光柵，且在中心波長(zhǎng)處的入射光方向和衍射光方向相對(duì)于光柵應(yīng)呈 Littrow 結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：2781716