專利名稱：頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及體全息光柵的波分復(fù)用與整形技術(shù)，更具體地說，是涉及ー種頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置。
背景技術(shù)：
超短脈沖激光具有高時間分辨率和豐富的頻譜等特點，在強場物理、超快成像和激光光譜學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于寬光譜特性，人們可使用棱鏡或光柵等光學(xué)色散元件對啁啾脈沖進(jìn)行整形。體全息光柵是ー種衍射光學(xué)元件，由于具有光學(xué)并行傳輸和處理、無干擾交叉?zhèn)鬏?、光束三維傳播自由度以及空間和頻率的多維復(fù)用等優(yōu)點，具有高衍射效率和大的信息容量從而在光學(xué)存儲和彩色全息倍受關(guān)注外，在脈沖激光濾波和整型方面成為近期的研究熱點。在 D.E.Leaird, A.M.Weiner, Femtosecond direct space-to-timepulse shapingin an integrated-optic configuration, Opt.Lett.2004, 29:1551-1553.的期干丨J 中，Leaird等人提出時域Fourier變換進(jìn)行整形的方法，將光柵與透鏡共同組成零色散脈沖壓縮4f系統(tǒng)，入射超短光脈沖的各頻率成分由第一塊光柵在空間被色散開，然后由透鏡聚焦到其后焦平面上形成衍射極限光斑，空間光調(diào)制器對各Fourier分量進(jìn)行調(diào)制，第二個透鏡和光柵合成為單ー準(zhǔn)直光束，獲得整形的輸出脈沖。但是，現(xiàn)有技術(shù)中超短脈沖激光具有很寬的頻譜，凸透鏡會帶來嚴(yán)重的色差，導(dǎo)致輸出脈沖波形不理想。另外空間光調(diào)制器的損傷域值低，大功率的超短脈沖入射會損壞而不能進(jìn)行光學(xué)相位調(diào)制，而且實驗中用多個分離的光學(xué)元件，對光路調(diào)節(jié)精度要求高，穩(wěn)定性不好，這些缺點限制了 4F結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種頻率線性啁啾脈沖分束與
整形裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，包括:一組復(fù)用體全息光柵，由多個記錄在同一空間內(nèi)的體全息光柵組成，其光柵矢量方向不同，光柵厚度和光柵間距相同，用于將入射啁啾脈沖分成多路不同方向和中心頻率不同的啁啾脈沖；ー組整形體全息光柵，由多個記錄在不同空間位置的體全息光柵組成，其光柵間距不同，光柵矢量和光柵厚度相同，用于對分離的多路線性啁啾脈沖進(jìn)行整形；以及一塊光折變晶體平板，復(fù)用體全息光柵和整形體全息光柵都集成在該平板內(nèi)，可為單摻雜鈮酸鋰晶體，雙摻雜鈮酸鋰晶體；并且復(fù)用體全息光柵的光柵矢量與傳播方向的夾角度線性遞增，整形體全息光柵的光柵間距也線性遞增。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，包括ー塊光折變晶體平板和多個體全息光柵；所有的體全息光柵分為兩組，都按照一定規(guī)律記錄在光折變晶體平板內(nèi)，一組為多路復(fù)用體全息光柵，其光柵矢量方向不同，其他特征參數(shù)相同，另ー組為整形體全息光柵，其光柵間距不同，其他特征參數(shù)相同，分別放置在每路啁啾脈沖激光后面對脈沖進(jìn)行整形。本發(fā)明將分束用和整形用的體全息光柵都集成于單塊光折變晶體平板內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定可靠，將體全息光柵的波分解復(fù)用技術(shù)和整形技術(shù)有機結(jié)合，可對一般啁啾脈沖激光脈沖實現(xiàn)頻移和整形，尤其適用于大能量高功率的啁啾脈沖系統(tǒng)。本發(fā)明的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置通過復(fù)用體全息光柵將線性啁啾脈沖分束，同時利用體全息光柵的布拉格衍射特性，控制輸出脈沖的波形及中心頻率，實現(xiàn)了對頻率線性啁啾激光脈沖的整形。所使用的光折變晶體平板將諸多體全息光柵有效集成，實現(xiàn)了兩種功能器件優(yōu)化組合的微小化光學(xué)集成系統(tǒng)，尤其適應(yīng)于光通訊器件小型化和集成化發(fā)展的需要。


圖1是本發(fā)明的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置的原理示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置示意圖；圖3是本發(fā)明的復(fù)用體全息光柵的衍射脈沖光譜強度分布圖；圖4是本發(fā)明的整形體全息光柵的衍射脈沖光譜強度分布圖；其中，I為入射頻率線性啁啾脈沖，2為光折變晶體平板，3為復(fù)用體全息光柵，4為整形體全息光柵，5為輸出啁啾脈沖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及實施例進(jìn)ー步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。請參閱圖1、圖2所示的一種頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，包括入射頻率線性啁啾脈沖1，一組復(fù)用體全息光柵3和ー組整形體全息光柵4，都集成在光折變晶體平板2內(nèi)，經(jīng)過分束和整形后輸出中心頻率和光譜寬度不同的啁啾脈沖5。設(shè)入射脈沖為垂直偏振的線性啁啾高斯脈沖，中心波長為1.06iim，線性啁啾系數(shù)C = 2，入射角為10.18°，復(fù)用體全息光柵3包含三個體全息光柵VGtll, VG02, VGtl3，它們的光柵矢量與z軸的夾角分別取為89.8°，90° ,90.2°，光柵厚度都為d=lmm，光柵間距都為A =3 m。根據(jù)體光柵衍射的布拉格條件，體全息光柵VGtll, VG02, VG03分別對中心波長1.04iim、l.06iim、l.08iim 的衍射效率最大，衍射角分別為 9.98° ,10.18° ,10.38°，衍射光譜Etll, E02, E03的強度分布如圖3所示。整形體全息光柵4包括三個光柵間距不同體全息光柵VGn，VG12, VG13，光柵厚度都為1mm，光柵矢量與z軸夾角90°，光柵間距分別為0.5 y m，I y m，1.5 y m，分別放置在啁啾脈沖Etll, E02, E03的后面，分別對其進(jìn)行整形，整形后的出射光束分別為En，E12, E13，其衍射譜強度分布如圖4所示，衍射譜寬發(fā)生變化，中心波長1.04y m的譜寬最窄，而中心波長
1.08 u m的最寬。因此，ー線性啁啾高斯脈沖光束經(jīng)過本發(fā)明的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置后，變成中心波長分別為1.04 u m, 1.06 u m, 1.08 u m的三個脈沖，而且整形后的光譜寬度也發(fā)生相應(yīng)的變化，實現(xiàn)啁啾脈沖激光的整形。上述的一束任意線偏振方向的高斯型線性啁啾脈沖，其光場分布為:
權(quán)利要求
1.一種頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，其特征在于，包括: 光折變晶體平板； 復(fù)用體全息光柵，設(shè)于光折變晶體平板內(nèi)，由若干個記錄在同一空間內(nèi)的體全息光柵組成，其光柵矢量方向不同，光柵厚度和光柵間距相同，用于將入射啁啾脈沖分成多路不同方向和中心頻率不同的啁啾脈沖； 整形體全息光柵，設(shè)于光折變晶體平板內(nèi)，由若干個記錄在不同空間位置的體全息光柵組成，其光柵間距不同，光柵矢量和光柵厚度相同，用于對經(jīng)過復(fù)用體全息光柵分離后的多路線性啁啾脈沖進(jìn)行整形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，其特征在于: 所述光折變晶體平板為單摻雜鈮酸鋰晶體或雙摻雜鈮酸鋰晶體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻率線性啁啾脈沖分束與整形裝置，包括光折變晶體平板、復(fù)用體全息光柵以及整形體全息光柵，復(fù)用體全息光柵的光柵矢量方向不同，其他特征參數(shù)相同，整形體全息光柵的光柵間距不同，其他特征參數(shù)相同，它們分別放置在每路啁啾脈沖激光后面對脈沖進(jìn)行整形。本發(fā)明將復(fù)用體全息光柵以及整形體全息光柵都集成于單塊光折變晶體平板內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定可靠，將全息光柵的波分解復(fù)用技術(shù)和整形技術(shù)有機結(jié)合，可對一般啁啾脈沖激光脈沖實現(xiàn)頻移和整形，尤其適用于大能量高功率的啁啾脈沖系統(tǒng)。
文檔編號G02B27/44GK103091858SQ201310016390
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者閆愛民, 陳慧麗, 石旺舟, 胡志娟, 朱瑞興 申請人:上海師范大學(xué)