【摘要】：隨著激光技術的不斷發(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,光譜合束等技術中的核心器件,被廣泛地應用于高功率激光系統(tǒng)中。在激光光譜合束系統(tǒng)中,光柵的偏振無關性有利于簡化系統(tǒng)結構,提高系統(tǒng)的輸出能力,因此高效率的偏振無關光柵在近年來備受關注。當入射光為非偏振光時,光柵的衍射效率如果與偏振相關,會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遮擋的優(yōu)點。本論文開展的偏振無關透射光柵設計與研制工作,對提高激光器系統(tǒng)的輸出功率以及改善非偏激光入射時光學器件的工作穩(wěn)定性具有重要意義。本論文的主要研究工作如下:(1)基于嚴格耦合波理論給出了TE、TM兩種偏振態(tài)下衍射效率的計算公式,編寫了光柵的衍射效率計算機程序,用于相位型浮雕光柵的結構設計;(2)光柵材料選用熔石英,綜合考慮了TE波、TM波入射的情況,計算了不同占空比,槽深和空頻下的-1級透射衍射效率,通過分析相關結構參數,選擇出合適的空頻,開展研究工作。以中心波長處的Littrow角入射,將光柵槽型分矩形和梯形兩種情況進行分析,對于矩形光柵,研究了衍射效率隨槽深和占空比的分布;對于梯形光柵,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)化結果的基礎上,對石英光柵的工藝容差進行了分析,以中心波長處TE波和TM波的-1級衍射效率均大于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;(3)以石英為基底,進行了TiO_2/SiO_2雙層介質透射式光柵的探索。對不同空頻下的雙層光柵結構進行了優(yōu)化,通過對比選擇了合適的Ti O2與Si O2刻蝕深度,完成了相關的雙層透射光柵設計。最后分析了影響所設計雙層介質光柵衍射效率的主要因素;(4)開展了熔石英透射光柵的實驗研究。完成了940lines/mm石英光柵的相關測試,光柵的衍射效率與理論分析相符。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN24
【圖文】：

章 緒論 偏振無關透射光柵的光束質量的超短脈沖激光。CPA 基本原理如圖 1-1 所示。短脈沖激光振蕩器輸脈沖，先經過展寬器將飛秒脈沖激光的脈沖寬度在時域上展寬 103-105倍，該產生一定的正色散，進而帶來群速度的延遲，導致單脈沖中的長波部分與短波輸的時間差被拉大，脈寬被展寬至 ps 甚至 ns 量級，因而降低了脈沖的峰值功后，將得到的寬脈沖導入系統(tǒng)中的功率放大器，此時脈沖可以在不損壞元件的提取更多的能量，實現能量的放大。最后，放大的寬脈沖被導入脈寬壓縮器實壓縮，壓縮過程與展寬過程相反，會提供負色散，進行色散的補償，使超短脈縮回飛秒量級。該方法一方面實現了飛秒脈沖能量的放大，另一方面也避免了值功率導致的非線性效應。

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膜結構。鍍金光柵帶寬大，可實現最高 95%的衍射效率，的熱效應會降低衍射效率，同時還存在熱吸收現象，使得損傷閾值降低膜光柵因能實現更高的衍射效率，同時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]，但在超短超強脈沖基板厚度過大時容易產生非線性光學效應。隨著制備水平的不斷提高來，透射光柵在脈沖壓縮系統(tǒng)中的應用將會受到越來越多的重視。光選頻方面，光柵可用于各類可調諧激光器。其中外腔半導體激光器、波導濾波器、干涉濾光片、衍射光柵等光學反饋元件組成外腔，通的位置對波長進行調諧。衍射光柵因具有結構簡單、容易調諧、輸出被應用于許多選頻系統(tǒng)。

偏振無關透射光柵的研究 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，光柵的色散本領更強、衍射效率更高。對應用于 SBC 系統(tǒng)的衍射光柵而言，需要在某一衍射級次集中衍射光的絕大部分能量，同時還可以分辨出特定的波長。為了使光譜合束的效率最大化，系統(tǒng)中使用的光柵應為一階衍射光柵，且在中心波長處的入射光方向和衍射光方向相對于光柵應呈 Littrow 結構。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 申碧瑤;曾理江;李立峰;顏宏;;多層介質膜偏振無關光柵的研制[J];強激光與粒子束;2015年11期

2 孔偉金;劉世杰;沈自才;沈健;邵建達;范正修;;多層介質膜光柵和介質膜反射鏡抗激光損傷閾值研究[J];中國激光;2006年04期

3 徐向東,洪義麟,劉穎,傅紹軍;超高強度激光脈沖壓縮用衍射光柵[J];物理;2005年10期

本文編號：2781716