專利名稱：：用于啁啾脈沖放大的光譜調(diào)制整形裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于激光脈沖放大系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置，特別涉及一種用于大能量高功率激光啁啾脈沖放大(CPA)系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置，屬于工程光學應用
技術領域：
。技術背景在超短超強高功率激光技術中，許多因素限制了激光系統(tǒng)輸出功率的進一步提高，其中固體激光介質(zhì)的增益窄化和增益飽和效應是一個較為棘手的問題。增益窄化效應是由于放大介質(zhì)原子發(fā)射線有限寬，由于頻率牽引效應，從而使輸出脈沖的頻譜變窄，這不但會導致脈沖波形的畸變，而且還會使脈沖很難壓回到原來的寬度。而增益飽和效應是導致啁啾脈沖產(chǎn)生畸變的另一個重要原因，它是由于脈沖前沿消耗了放大介質(zhì)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，導致放大脈沖前沿的光強放大倍數(shù)大于后沿的光強放大倍數(shù)，從而使放大脈沖的波形前后沿不對稱，因此使放大脈沖得不到有效的放大，并使脈沖的頻譜產(chǎn)生紅移，引起脈沖畸變。在實際工作中，為了補償CPA過程中產(chǎn)生的增益窄化和增益飽和效應以及提高高功率激光輸出脈沖信噪比(SNR)參數(shù)，需要利用光譜整形裝置使放大前的脈沖光譜分布的中心波長附近出現(xiàn)一定形狀和大小的凹陷。在慣性約束核聚變(ICF)研究中，其物理實驗對高功率激光輸出的脈沖參數(shù)要求非?？量?，而且在神光II千焦拍瓦高功率放大系統(tǒng)設計中，人們更加關心調(diào)制其相應的脈沖時空特性和光譜特性，其中對啁啾脈沖進行光譜調(diào)制和光譜整形，目的主要是盡量消除CPA過程中增益窄化效益和增益飽和效應的影響，同時力圖提高高功率激光光束輸出的SNR參數(shù)。如文獻[楚曉亮，張彬，蔡邦維等，"啁啾脈沖多程放大及其逆問題的研究"，《物理學報》，54(10)，2005，10，4696-4701];[張彬，呂百達，"多級和多程脈沖激光放大器的逆問題",《中國激光》，1997，24(6)，495-500];[王韜，范滇元，"高功率激光放大器脈沖的整形設計"，《強激光與粒子數(shù)》，1999，11(2)，139-142];[黃小軍，魏曉峰，彭翰生等，"百太瓦級超短脈沖激光裝置研制"，2004'四川光電子學會議。]同樣由上述文獻還可知國際通用方法中使用的光譜整形裝置主要存在以下缺點1、在再生放大器中加入可調(diào)諧空氣隙標準具來調(diào)整光譜的裝置，但這種調(diào)整較復雜，而且在神光II千焦拍瓦高功率放大系統(tǒng)中用光參量啁啾脈沖放大技術(OPCPA)替代了再生放大器，因而不適用。2、使信號光源中心波長藍移，即相對于增益介質(zhì)中心波長藍移，并且使長波長方向有較長的脈沖沿，直接調(diào)整光譜的裝置。但是這種裝置對超過太瓦級(1012)的系統(tǒng)不實用。3、長波長注入法，使增益窄化效益來補償飽和效應的影響的裝置，但這種裝置又影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4、采用可編程聲光色散濾波器(AOPDF)的裝置，雖然能提供較大的增益補償能力和較大的色散補償范圍。如中國工程物理研究院在國內(nèi)首次引進A0PDF，并成功用于星光百太瓦裝置。但是這種裝置的A0PDF的色分辨率僅能用于鈦寶石這樣的寬帶啁啾脈沖系統(tǒng)，對于釹玻璃系統(tǒng)不適用。同時注意到在大能量高功率條件下，透射介質(zhì)如濾光片和雙折射晶體，或有機選擇元件如鉸鏈型有機聚合物調(diào)制均不適用，如文獻所述[朱鵬飛，楊鏡新，薛紹林，李美榮，林尊琪，"超短脈沖的光譜整形"，中國激光，30(12),2003，1075:1078];[冷雨欣;林禮煌；徐至展，"摻鈦藍寶石再生放大器的光譜整形"，光學學報，22(2)，2002'170:174];以及專利號ZL200410025678.1和專利號ZL200410024684.5的專利。目前用于光譜整形的透射方法的裝置有l(wèi).利用干涉濾光片選擇透射的裝置。但是這種裝置存在原理和工程技術上的困難，原理上易造成相位副作用，工程上由于目前的鍍膜工藝水平限制，濾波帶設計在十幾個納米時，就無法有效控制透射率曲線的帶寬和中心凹陷的程度。而且光譜調(diào)制對入射角精度要求高，且缺乏靈活性。2.利用雙折射率晶體組合鏡中尋常光和非常光干涉產(chǎn)生選擇透射的裝置。但是這種裝置存在原理和工程上的困難，一是透射式元件，會對通過它的激光產(chǎn)生副作用，例如引起法布里-伯羅效應、相位畸變等；二是雙折射晶體的厚度取決于待整形激光光束的光譜寬度，激光的光譜越窄，要求晶體的厚度越厚。例如對13nm的超短脈沖整形，要求雙折射晶體的厚度為25亳米，而雙折射晶體不可能做的很大。3.采用鉸鏈型有機聚合物波導或經(jīng)電暈極化具有光電效應的有機聚合物波導實現(xiàn)選擇反射的裝置，但是這種裝置對于大能量高功率激光系統(tǒng)不適用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是針對上述所述現(xiàn)有技術中所存在的缺陷，提出一種用于大能量高功率激光啁啾脈沖放大系統(tǒng)(CPA)的光譜調(diào)制整形新裝置，該裝置包括改進了的切爾尼-特納光譜儀器系統(tǒng)(Czerny-TurnerSpectrumInstrument,簡稱CTSI系統(tǒng))，即包括CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)；包括由光闌和平面光譜調(diào)制反射鏡構成的光譜調(diào)制系統(tǒng)；利用CTSI光譜分解系統(tǒng)先將激光啁啾脈沖完全真實展開到光譜面，再利用光譜調(diào)制系統(tǒng)在像平面上進行光譜調(diào)制和光譜整形，然后利用CTSI光譜合成系統(tǒng)將調(diào)制后的光譜無畸變的還原為調(diào)制后的啁啾脈沖，達到光譜調(diào)制整形目的。本發(fā)明克服了常規(guī)光譜調(diào)制整形裝置要么是對超過太瓦級的系統(tǒng)不適用、要么是對釹玻璃系統(tǒng)等窄帶系統(tǒng)不適用的問題；而且還可對一般激光光束實現(xiàn)光譜調(diào)制和光譜整形，尤其適用于幾個納米帶寬的大能量高功率CPA系統(tǒng)。本裝置中各系統(tǒng)采用對稱排布尺寸較小的凹面反射鏡，故具有結(jié)構緊湊，占用空間少，穩(wěn)定性強等特點；可以插入到放大器鏈路的任何地方；色散分辨本領可以達一埃，幅度調(diào)制在保證相位不變的條件下超過60%，可應用在PW裝置上。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用由以下措施構成的技術方案來實現(xiàn)的-本發(fā)明用于啁啾脈沖放大系統(tǒng)(CPA)的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，按光路順序描述:包括第一凹面反射鏡；包括由第一光闌，第二凹面反射鏡，第一光柵，第三凹面反射鏡及第二光闌構成的CTSI光譜分解系統(tǒng)；由第二光闌與其上的平面光譜調(diào)制反射鏡構成的光譜調(diào)制系統(tǒng)；由平面光譜調(diào)制反射鏡，第四凹面反射鏡，第二光柵，第五凹面反射鏡及第三光闌構成的CTSI光譜合成系統(tǒng)；所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)成對稱型系統(tǒng)，來自CPA前端的激光光束經(jīng)第一凹面反射鏡變換后，經(jīng)CTSI光譜分解系統(tǒng)準直、色散、成像；再經(jīng)光譜調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制；然后經(jīng)CTSI光譜合成系統(tǒng)成像、色散相減、合成；完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖通過第三光闌出射，由第六凹面反射鏡變換為平行光束，輸入到后級固體放大介質(zhì)中放大。上述的技術方案中，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中所用光柵均采用反射式定向平面閃耀光柵，且相對平面光譜調(diào)制反射鏡位置對稱；所述色散相減時兩光柵轉(zhuǎn)動方向應滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌(10)孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌(10)孔徑面上形成光譜排列的方向相同。上述的技術方案中，所述光學元件全部選用相對色散元件成對稱型的成像系統(tǒng)，或者相對色散元件成不對稱補償像差的成像系統(tǒng)。上述的技術方案中，所述凹面反射鏡均要求在整個工作波段內(nèi)嚴格消除色差、球差，彗差，像散和場曲，使譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利準則導出的半焦深容限。上述的技術方案中，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)的出瞳必須與CTSI光譜合成系統(tǒng)的入瞳相重合，即第一個色散元件第一光柵中心發(fā)出的光束必須通過第二個色散元件第二光柵的中心。上述的技術方案中，所述第一光闌和第三光闌均為實共焦望遠鏡像傳遞照明系統(tǒng)的孔徑光闌；所述照明系統(tǒng)由第一凹面反射鏡，第一光闌和第二凹面反射鏡構成，或由第六凹面反射鏡，第三光闌和第五凹面反射鏡構成，在保證正常寬度要求的相干同相入射的條件下，不改變來自CPA前端的激光束的時間和空間分布，照明系統(tǒng)相對孔徑與色散系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的相對孔徑匹配，且保證通光口徑能充滿色散系統(tǒng)的口徑；所述第二光闌為檔光板與其在光譜調(diào)制反射鏡中的像構成的狹縫光闌；所有光闌均應滿足孔徑的正常寬度fl。條件，同時第二光闌與第三光闌應通過激光啁啾脈沖帶寬內(nèi)所有頻譜的光。上述的技術方案中，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距相等，橫向放大率相等，或者CTSI光譜合成系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)結(jié)構完全對稱，并且以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡的系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距對應相等，橫向放大率相等。上述的技術方案中，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)中的凹面反射鏡相對色散元件呈反射式水平成像光譜系統(tǒng)，或呈反射式垂直成像光譜系統(tǒng)。上述的技術方案中，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)相對平面光譜調(diào)制反射鏡呈反射式水平成像光譜調(diào)制系統(tǒng)，或呈反射式垂直成像光譜調(diào)制系統(tǒng)。上述的技術方案中，所述光譜調(diào)制反射鏡為多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡；或微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡。本發(fā)明用于啁啾脈沖放大的光譜調(diào)制方法其基本思想是針對激光光譜，利用CTSI光譜分解系統(tǒng)將激光啁啾脈沖完全真實展開到光譜面，再利用光譜調(diào)制系統(tǒng)在像平面上進行光譜調(diào)制，然后利用CTSI光譜合成系統(tǒng)將調(diào)制后的光譜無畸變的還原為調(diào)制后的啁啾脈沖，達到光譜調(diào)制整形目的。本發(fā)明實施例由于利用改進了的對稱型切爾尼-特納光譜儀器系統(tǒng)，并用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構光譜調(diào)制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對CPA系統(tǒng)中啁啾脈沖的光譜調(diào)制和光譜整形；又由于改進的對稱型CTSI系統(tǒng)，使光譜調(diào)制具有調(diào)整靈活性；還選擇可在大口徑大能量條件下工作的反射式定向平面閃耀光柵，裝置最好不工作在自準直裝置條件下，以克服光柵伍德異常。選擇合理的排布結(jié)構參數(shù)，準直系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的物鏡均選擇凹面反射鏡，并且都要嚴格校正球差和慧差，使譜面對于調(diào)制反射鏡平面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，從裝置的型式上即對應色散元件和二個作為物鏡的凹面反射鏡的相對位置的設置來減小像散。由于多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的光譜調(diào)制反射鏡可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)一定形狀和大小的幅度凹陷而相位保持不變(見專利申請?zhí)?00710049516.5和200720080292.X的專利申請)。本發(fā)明用于啁啾脈沖放大的光譜調(diào)制整形裝置中，所用光學元件全部選用反射元件，其理由是一是本裝置工作在大能量高功率激光啁啾脈沖條件下，只有反射元件才適合；二是反射元件沒有色差的問題，不會引起附加光譜調(diào)制，用在光柵式光譜調(diào)制整形裝置中便于獲得平直的光譜面；三是更換不同的反射膜可以工作在幾乎所有的激光波段范圍，尤其對紅外，近紅外激光非常重要，因為在遠紅外區(qū)和遠紫外區(qū)沒有合適的光學材料可制造透鏡。裝置中色散元件全部選用相對色散元件成對稱成像系統(tǒng)，其理由是一是這樣的系統(tǒng)可以將彗差減小為零，二是在色散元件成對稱系統(tǒng)中容易補償色散為零。本發(fā)明由于是激光光譜的分解和合成，為提高集光本領，本裝置中光闌采用像傳遞望遠鏡系統(tǒng)小孔代替一般系統(tǒng)的狹縫。在實際工作中，為了補償CPA過程中產(chǎn)生的增益窄化和增益飽和效應以及提高輸出脈沖信噪比(SNR)參數(shù)，需要利用光譜整形裝置使放大前的脈沖光譜分布中心波長附近出現(xiàn)一定形狀和大小的凹陷。本發(fā)明采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構平面光譜調(diào)制反射鏡，通過選擇不同的膜系結(jié)構參數(shù)可得到不同的多層介質(zhì)反射鏡的反射率曲線和相應的光譜整形效果。從而可補償CPA過程中產(chǎn)生的增益窄化和增益飽和效應。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益的效果和優(yōu)點1.本發(fā)明裝置采用成對稱的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)，同時采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構光譜調(diào)制系統(tǒng)，將激光啁啾脈沖分解、調(diào)制、再合成的方法，解決了長期懸而未決的國際通用方法要么是對超過太瓦的系統(tǒng)不實用、要么是對于釹玻璃系統(tǒng)等窄帶系統(tǒng)不適用的問題。2.本發(fā)明裝置采用了可在大口徑大能量條件下工作的反射式定向平面閃耀光柵色散系統(tǒng)，解決了A0PDF的色分辨率僅能用于鈦寶石這樣的寬帶啁啾脈沖系統(tǒng)，對于釹玻璃系統(tǒng)不適用的問題。3.本發(fā)明裝置采用對稱型CTSI系統(tǒng)，同時采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構光譜調(diào)制反射鏡，用于激光啁啾脈沖放大光譜分解、整形調(diào)制和光譜合成，解決了大能量高功率啁啾脈沖放大鏈路譜整形要求的裝置設計問題；由于裝置中光路對稱，譜面中央的彗差和象散都可以減小到忽略不計的程度、邊緣的象差也可減少到理想的程度；由于使用凹面反射鏡作為準直物鏡和攝譜物鏡，不產(chǎn)生色差，譜面平直。4.本發(fā)明的光譜調(diào)制整形裝置通用性強，不僅適用于釹玻璃系統(tǒng)，也適用于鈦寶石系統(tǒng)；如果使光柵繞通過光柵刻劃面的垂軸轉(zhuǎn)動，就可很方便地改變調(diào)制光譜范圍，同時可以作攝譜儀器，無需附加調(diào)焦，使用很方便。5.本發(fā)明裝置中使用的凹面反射鏡尺寸較小，易于加工，具有裝置結(jié)構緊湊，占用空間少，制造價格較低等特點；解決了國際通用方法中要么要求復雜的結(jié)構、要么要求比較昂貴的先進設備的問題。6.本發(fā)明裝置中采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構光譜調(diào)制反射鏡，同時采用了可在大口徑大能量條件下工作的反射式定向平面閃耀光柵，解決了大口徑光束反射光強的調(diào)制問題，且可以使其工作在高功率條件下，因此該裝置可以插入到放大器鏈路的任何地方。7.本發(fā)明裝置中采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構平面光譜調(diào)制反射鏡，解決了啁啾脈沖放大(CAP)中要求反射光相位一致的問題，且光譜調(diào)制整形裝置相對幅度調(diào)制在保證相位不變的條件下超過60%。8.本發(fā)明裝置不僅可以應用于ICF激光驅(qū)動器追求研制高功率固體激光器的譜調(diào)整，而且可對一般激光脈沖實現(xiàn)光譜調(diào)制和光譜整形，尤其適用于幾個納米帶寬的大口徑大能量高功率CPA系統(tǒng)。9.本發(fā)明采用近或非利特羅自準直系統(tǒng)，既消除光柵伍德異常，同時又保證系統(tǒng)的對稱性。10.本發(fā)明采用實共焦望遠鏡系統(tǒng)作為照明系統(tǒng)，具有在保證正常寬度要求的相干和同相的入射前提下，不改變輸入種子激光光束的時間和空間分布，聚光本領大，與色散系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的相對孔徑一致匹配，且保證通光口徑能充滿色散系統(tǒng)的口徑等特點。圖1本發(fā)明對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構示意圖；圖2本發(fā)明經(jīng)平面光譜調(diào)制反射鏡調(diào)制后的光譜特性分布曲線圖；圖3本發(fā)明經(jīng)對稱型CTSI系統(tǒng)光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后目標脈沖波形。圖中0-CPA前端；l-第一凹面反射鏡；6-第一光闌；2-第二凹面反射鏡；3-第一光柵；4-第三凹面反射鏡；5-平面光譜調(diào)制反射鏡；10-第二光闌；4'-第四凹面反射鏡；3'-第二光柵；2'-第五凹面反射鏡；6'-第三光闌；1'-第六凹面反射鏡；0'-后級固體放大介質(zhì)。具體實施方式下面結(jié)合附圖、工作原理，并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但它僅用于說明本發(fā)明的一些具體的實施方式，而不應理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。以下對本發(fā)明對稱型CTSI光譜調(diào)制整形裝置中各系統(tǒng)的基本原理進行描述一、光譜分解系統(tǒng)1、照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)是用來盡可能多的匯聚光源射出的光能量，并傳遞給準直系統(tǒng)。針對來自CPA前端0的種子脈沖，本發(fā)明采用由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2構成的實共焦望遠鏡系統(tǒng)的像傳遞系統(tǒng)來照明，具有在保證正常寬度要求的相干和同相入射的前提下，不改變輸入種子激光光束的時間和空間分布，聚光本領大，與色散系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的相對孔徑一致匹配，且保證通光口徑能充滿色散系統(tǒng)的口徑等特點。2、準直系統(tǒng)本發(fā)明裝置中光柵作為光譜分光和光譜合成元件均工作在平行光束中，因此，需要用凹面反射鏡變換。按照光路順序，從裝置的輸入孔徑光闌6出射的光由第二凹面反射鏡2變換為平行光束后照射到第一光柵3面上，構成準直系統(tǒng)。一般的準直系統(tǒng)是由入射狹縫和準直物鏡組成，入射狹縫位于準直物鏡的焦平面上。由于本裝置采用激光照明，因此用像傳遞系統(tǒng)聚焦孔徑光闌代替了入射狹縫。對于準直系統(tǒng)后面的系統(tǒng)而言，這一光闌的孔徑成為替代的實際的光源，限制著進入系統(tǒng)的光束。3、色散系統(tǒng)色散系統(tǒng)的作用是將入射的復合光分解為光譜。由于光譜棱鏡色散率太小，而且存在固有的譜面傾斜和畸變，故在本發(fā)明啁啾脈沖放大(CPA)光譜整形裝置中不選；多光束干涉如法布里-珀羅、陸木-蓋克平行板色散分辨率高，但由于不可閃耀，不能工作在大能量下，且光路不可逆，故不選；凹面光柵，光路簡單，但是由于制造困難，而且許可有效面積小，像質(zhì)差、像散大，同時線色散率不均勻，故不選；光譜濾光片由于是透射元件，不能工作在大能量條件下，而且有相位副作用，故不選；階梯光柵元件分辨率極高，但加工極其困難，而且自由光譜范圍非常狹小，故不選。因而本發(fā)明裝置選擇了可在大口徑大能量條件下工作的反射式定向平面閃耀光柵。(1)分解光譜光柵分解原理根據(jù)光線在主截面內(nèi)入射和衍射可得相鄰兩光線干涉極大值的條件確定的光柵方程式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中，^為分解光譜光柵入射角；A為分解光譜光柵衍射角；《為分解光譜光柵刻痕間距，通常稱為光柵常數(shù)；m,為光譜級次，為整數(shù)；A為波長，可改寫上式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>由式(2)明顯地看出，當光柵的光柵常數(shù)4及入射角^一定時，除零級外，在確定的光譜級次m,中，波長;i愈長的光束衍射角愈大。這樣，不同波長的同一級主最大，自零級開始向左右兩側(cè)按波長次序由短波向長波散開。在實際的光柵衍射圖樣中，由于總的刻線數(shù)目很大，所以主最大對應的角寬度很小，在光柵后面的成像物鏡焦面上就形成非常明銳的細亮線——譜線。(2)合成光譜光柵合成原理以幾何光學描述如下不同波長的同一級主最大是，自零級開始向左右兩側(cè)按波長次序由短波向長波按光譜分布散開的單色光，以各色衍射角/(義)會聚入射到光柵上，光柵能將它按波長在空間進行光譜合成，這同樣是由于多縫衍射和干涉的結(jié)果。光柵產(chǎn)生的合成光強，其位置是由各色多級衍射圖樣中的主最大條件決定的。通常以反射式定向光柵作為光譜合成器件。對于合成光譜光柵，光線在主截面內(nèi)入射和衍射的光柵方程式同樣為d2(sina2+sin=w2A(3)式中，^為合成光譜光柵入射角；A為合成光譜光柵衍射角；《為合成光譜光柵刻痕間距，稱為光柵常數(shù)；附2為合成光譜光柵光譜級次，為整數(shù)。若不考慮能量損失，即假設全部衍射光以匯聚球面波參與合成時，由(2)式代入(3)式即^(;i):^(;i)方程式變?yōu)閠/2(sin(arcsin("^1-sin))+sin々2)=w2A(4)《當《=《，且附2=附1時，式(4)為sin/2-sina,(5)在主值范圍(0，；r/2)，式(5)為々2=",(6)由式(4)、式(5)和式(6)明顯地看出，當一束匯聚的各單色光以各色衍射角A(義)-arcsin(^-sin^)入射到合成光譜光柵上，當合成光譜光柵的光柵常數(shù)與分解光譜光柵的光柵常數(shù)相同時，即《=《，且合成與分解光譜級次相對應，即m2-m,，且光柵工作在閃耀條件下，即主值范圍在(0，;r/2)，能將光譜按波長在空間進行光譜合成，使各色光出射角A(^等于光譜分解時的入射角^，即各色光出射角為常數(shù)。這同樣是由于多縫衍射和干涉的結(jié)果。通常以光柵集中90%以上能量的第一級衍射光譜的單色光實現(xiàn)光譜合成，光柵產(chǎn)生的合成光強，其位置是由各色多級衍射圖樣中的主最大條件決定，有々2="1。因此本發(fā)明以反射式定向平面閃耀光柵作為光譜合成器件。只要中心波長閃耀，附近的波長也能近似為閃耀輸出，只是衍射效率相對降低一點。因此，合成光柵與分解光柵一樣，選擇對中心波長閃耀的反射式定向平面閃耀光柵。對于合成光譜光柵的嚴格波動理論證明為譜面上光譜分布位置為(-/,凡)，譜面位于準直物鏡的前焦面-/，譜面上光譜單色光垂直位置為^，衍射光柵位于準直物鏡的后焦面(/,0)。使中心波長位于光軸上，它的-1級干涉主極大與槽面衍射主極大重合，零級干涉主極大剛好落在槽面衍射的+1級零值極小上；使其它波長位于準直物鏡光軸的兩側(cè)，它們的-l級干涉主極大與中心波長光譜的槽面衍射主極大重合；同時使光柵平面法線與物鏡光軸的夾角為衍射光柵槽形角t的一半，d取lum左右，激光束在近場和遠場均能很好地疊加在一起；其輸出光束的半角寬度小，光強大，衍射效率高，更能有效地利用入射光能量。這樣的頻譜合成，可以達到近衍射極限的光束質(zhì)量，且衍射光柵槽形角t越小，光束半寬度越小。4、成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)的作用是將空間上色散開的各波長的光束會聚在成像物鏡的焦平面上，形成一系列的按波長排列的頻譜的單色像。由于被研究的對象不同，其成像有三種情況線光譜、帶光譜或連續(xù)光譜。對啁啾脈沖的分解、調(diào)制和合成，光譜在啁啾范圍內(nèi)是連續(xù)光譜或是一級的帶狀光譜。成像系統(tǒng)的另一個作用是矯正彗差和像散。成像系統(tǒng)中球差是無法用調(diào)整的辦法來消除的，必須在設計系統(tǒng)時，將光學元件校正到象差容限以內(nèi)。用凹面反射鏡作為準直、成像物鏡時，為了校正球差可以采用拋物面凹面反射鏡。然而彗差則可以將準直和成像兩個物鏡一起考慮，從裝置構型的排布來加以校正，本發(fā)明采用色散元件和兩個作為物鏡的凹面反射鏡的相對位置來減小彗差。同樣，采用凹面反射鏡作為準直物鏡和成像物鏡時，也無法從選擇物鏡的結(jié)構參數(shù)上來減小像散，但可采用裝置的型式即色散元件和二個物鏡的相對位置的設置減小像散。二、光譜調(diào)制系統(tǒng)由光闌和光譜調(diào)制反射鏡構成光譜調(diào)制系統(tǒng)。由成像鏡成像于光譜調(diào)制反射鏡處，由于本裝置實施例中光譜調(diào)制反射鏡采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，其寶塔型微浮雕結(jié)構外側(cè)為高反射膜系，寶塔型微浮雕結(jié)構內(nèi)側(cè)為增透膜系結(jié)構。其中，高反射膜系結(jié)構是為了實現(xiàn)對啁啾脈沖經(jīng)光柵后的衍射光場進行光強調(diào)制，從而達到光譜調(diào)制整形目的，而增透膜系寶塔型結(jié)構是為了增加光譜調(diào)制的靈活性而加入的。寶塔型結(jié)構的不同臺階所對應光譜調(diào)制反射鏡面上的橫向空間位置即為光譜調(diào)制反射鏡進行光強調(diào)制的空間位置。因平面光譜調(diào)制反射鏡可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變，即可將其反射光強分布調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。通過合理設計膜系結(jié)構參數(shù)和有效控制加工精度，可使放大前的啁啾脈沖經(jīng)光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡反射后，其光譜分布在中心波長附近出現(xiàn)不同調(diào)制形狀和調(diào)制深度的凹陷，如圖3所示。三、光譜合成系統(tǒng)-由前述合成光譜光柵合成原理可知，不同波長的同一級主最大是，自零級開始向左右兩側(cè)，按波長次序由短波向長波按光譜分布散開的單色光，以各色衍射角/(;i)會聚入射到光柵上，光柵能將它按波長在空間進行光譜合成。在光譜合成系統(tǒng)光路上描述如下光譜調(diào)制反射鏡5的出射光作為下一系統(tǒng)的入射光，來自光譜調(diào)制反射鏡的反射光經(jīng)第四凹面反射鏡4'準直鏡變換為平行光照射到第二光柵3'上成像、色散相減和合成，在經(jīng)成像第五凹面反射鏡成像在出射光闌第三光闌6'處，至此構成一個完整的光譜合成單元，即CTSI光譜合成系統(tǒng)。光譜合成系統(tǒng)，是以光譜調(diào)制反射鏡5以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)，其特點是光譜合成系統(tǒng)與光譜分解系統(tǒng)成對稱成像；并與光譜分解系統(tǒng)一致成色散相減的系統(tǒng)；通常要求各色光線光程差為零，即附加剩余色散為零。因此本裝置設計CTSI光譜合成系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)結(jié)構完全相同、對稱，即所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距相等，橫向放大率相等，或者CTSI光譜合成系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)結(jié)構完全對稱，并且以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡的系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距對應相等，橫向放大率相等。在所有光闌及其像的寬度相等的條件下，可以使剩余色散相減為零。四、光闌設計原理根據(jù)使球差和彗差造成在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值為判據(jù)，并以判據(jù)值"。作為孔徑的正常寬度或衍射半寬度確定入射光闌大小。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(8)為了使通過CTSI光譜分解系統(tǒng)的光束全部順利地通過CTSI光譜合成系統(tǒng)，CTSI光譜分解系統(tǒng)的出瞳必須與CTSI光譜合成系統(tǒng)的入瞳相重合，也就是說，第一個色散元件第一光柵3中心發(fā)出的光束必須通過第二個色散元件第二光柵3'的中心。CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的中間光闌第二光闌10與CTSI光譜合成系統(tǒng)出射光闌第三光闌6'不應對光束有任何限制，即應通過激光啁啾脈沖帶寬內(nèi)所有頻譜的光；色散相減的CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)，一般采用色散全消的形式，譜線的寬度決定于入射光闌第一光闌6與中間光闌第二光闌10的寬度，中間光闌的寬度與出射光闌的寬度要求分別滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(9)fl3々2fl,+62(10)式中^^和A分別為入射光闌的孔徑、中間光闌的孔徑和出射光闌的孔徑大??；6,,62為入射光闌的孔徑",在中間光闌和出射光闌的孔徑A,3上的像差寬度。五、準直成像系統(tǒng)的象差容限在光學設計中應對CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)單獨完成像差校正，使CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的像差都在容限范圍以內(nèi)，才能保證系統(tǒng)總像差的要求。光學系統(tǒng)象差校正的要求可概括為l)在整個視場范圍內(nèi)使光譜面平直；2)在整個光譜面上譜線聚焦清晰，譜線輪廓對稱；3)沿譜線高度方向強度分布均勻。CTSI光譜合成系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)的準直系統(tǒng)是小相對孔徑、小視場系統(tǒng)；成像系統(tǒng)則是小相對孔徑、中等視場系統(tǒng)。對象差校正的參數(shù)要求則可歸納為準直系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的物鏡都要嚴格校正球差和彗差。根據(jù)經(jīng)驗，一般都采用瑞利準則作為象差容限。所謂瑞利(Rayliegh)準則，就是由剩余球差、剩余彗差所產(chǎn)生的最大波象差應當小于X/4。按照軸向象差和波象差的關系，可以得到凹面反射鏡的球差和彗差的容限如下軸向球差3,一'A、"乂(11)偏離正弦條件:膨J,r、、￡),乂乂(12)式中，D為有效光闌孔徑，在CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)中就是色散元件的有效寬度；/'為物鏡的焦距；入為選定的光線波長；/為邊緣主光線或邊緣譜線到光軸的距離。在本發(fā)明裝置中都是采用凹面反射鏡作為準直物鏡和成像物鏡，不能組合以校正球差。需要分別消除球差時，可采用非球面鏡。但是因為拋物面鏡的初級彗差比球面鏡的大，多數(shù)用球面鏡。如果裝置中只能采用球面鏡時，則只能控制相對孔徑來使球差的彌散圓直徑小于孔徑的正常寬度容限a。。而彗差則可以兩個物鏡一起考慮，本發(fā)明是通過改進的CTSI系統(tǒng)并通過控制相對孔徑可將彗差校正到趨近于零。校直光譜面使譜面對于光譜調(diào)制反射鏡面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>式中，AF為焦深，通常準直和成像系統(tǒng)的色差對譜面的彎曲起著決定性的作用。一般可使用準直和成像系統(tǒng)物鏡的色差和子午場曲相互補償?shù)姆椒▉慝@得平直的譜面。但是本發(fā)明中，因為光柵的橫向放大率隨波長的變化不大，不能采用上述相互補償?shù)姆椒?。因此CTSI兩個系統(tǒng)的物鏡都要嚴格消色差，為此本發(fā)明采用凹面反射鏡作為準直和成像系統(tǒng)物鏡。減小象散因為用凹面反射鏡作為準直物鏡和成像物鏡，同樣無法從物鏡的結(jié)構參數(shù)上來減小象散。本發(fā)明同樣通過改進對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)減小象散。六、系統(tǒng)裝置的構型CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平面內(nèi)，即反射式水平成像光譜系統(tǒng)結(jié)構。而色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，即反射式垂直成像光譜系統(tǒng)結(jié)構。CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)相對光譜調(diào)制反射鏡5呈水平對稱，定義為反射式水平成像光譜調(diào)制系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)相對光譜調(diào)制反射鏡5呈垂直對稱，定義為反射式垂直成像光譜調(diào)制系統(tǒng)。由于光譜調(diào)制反射鏡水平方向要產(chǎn)生寄生衍射，而垂直方向相當于平面鏡反射，因此我們選擇反射式垂直成像光譜調(diào)制系統(tǒng)。但是當調(diào)制反射鏡調(diào)制臺階結(jié)構的寬度是中心波長的十倍以上時，光譜調(diào)制反射鏡水平方向產(chǎn)生的寄生衍射小到觀察不到，此時反射式水平成像光譜調(diào)制系統(tǒng)可以使用。具體裝置的構型由裝置安放的空間環(huán)境以及成像質(zhì)量要求來決定。實施例l:本實例中，第一光柵3，第二光柵3'為可在大口徑大能量條件下工作的反射式定向平面閃耀光柵；光譜調(diào)制反射鏡為多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡；凹面反射鏡均要求在整個工作波段內(nèi)嚴格消除色差、球差，彗差，像散和場曲，使譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利準則導出的半焦深容限；第一光闌6和第三光闌6'均為孔徑光闌，第二光闌10為檔光板與其在平面光譜調(diào)制反射鏡5中的像構成的狹縫光闌；第一光闌6為入射光闌，第二光闌10為中間光闌，第三光闌6'為出射光闌；裝置設計要求及元件參數(shù)如表1所示表l:裝置設計要求及元件參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>本實例中，裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平面內(nèi)，即呈反射式水平成像光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示對稱型CTSI系統(tǒng)光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，空間排布參數(shù)如表2所示表2空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值fl。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或200810033886.4說明書第15/27頁前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例2:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表1所示，裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，即本發(fā)明裝置呈反射式垂直成像光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，空間排布參數(shù)如表3所示表3空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值a。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例3:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平平面內(nèi)，即本呈反射式水平成像光譜系統(tǒng)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成垂直對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，空間排布參數(shù)如表4所示表4空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值a。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053mn的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法同本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例4:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，即本發(fā)明裝置呈反射式垂直成像光譜系統(tǒng)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成水平對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，空間排布參數(shù)如表5所示表5空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端0的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr',或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值fl。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4',第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌IO孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡l'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)O'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例5:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平平面內(nèi)，CTSI光譜合成系統(tǒng)色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成垂直對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，結(jié)構空間排布參數(shù)如表6所示表6空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>第五凹面反射鏡2'離軸設置中心線夾角Z3'2'1'垂直投影60第六凹面反射鏡1'離軸設置中心線夾角Z2'1'0'80第六凹面反射鏡1'離軸設置中心線夾角Z2'1'0'60對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。業(yè)；並；田生"《始rfi敏一業(yè)f沼1Afcr廿Lt^！々曰八ra&瞎4叫、、成鵬/rt+hr^^T7^業(yè)-、^fr-、田止"CTfr4^血ir夕Uk曰WHJrpU刁S;乂Li，—夕Lil^J丄""J六丄H'J夕/ZT乂I/貝狀1諷Y丁嚴Jtti:pM."J口'JTUiJ乂Lik白yRJ巾U乂乂力U卞兄U構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值a。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例6:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，CTSI光譜合成系統(tǒng)色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平平面內(nèi)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成垂直對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，裝置結(jié)構空間排布參數(shù)如表7所示表7空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值fl。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4',第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例7:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平平面內(nèi)，CTSI光譜合成系統(tǒng)色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成水平對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，裝置結(jié)構空間排布參數(shù)如表8所示表8空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值a。。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布;曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3'，第五凹面反射鏡2'，第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡r變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)O'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。實施例8:本實例中，所有光學元件和使用要求均與實施例1相同，裝置設計要求及元件參數(shù)如表l所示；裝置結(jié)構空間排布為CTSI光譜分解系統(tǒng)中的色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于垂直平面內(nèi)，CTSI光譜合成系統(tǒng)色散元件、反射鏡、光闌和它的幾何像的中心均置于水平平面內(nèi)，同時相對光譜調(diào)制反射鏡成水平對稱系統(tǒng)的調(diào)制整形裝置結(jié)構，按圖1所示的對稱型CTSI系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置結(jié)構光路圖布置好光學元件，裝置結(jié)構空間排布參數(shù)如表9所示表9空間排布參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>對稱型CTSI光譜分解系統(tǒng)，按光路順序描述來自CPA前端O的激光光束，通過由第一凹面反射鏡1和第二凹面反射鏡2組成的像傳遞系統(tǒng)，在第一光闌6處聚焦，第一光闌成為本光譜調(diào)制整形裝置的輸入孔徑光闌，經(jīng)第二凹面反射鏡2變換后為平行光束照射到第一光柵3，構成準直系統(tǒng)。由于采用激光照明，這里用像傳遞系統(tǒng)第一光闌6代替了一般CTSI系統(tǒng)入射狹縫。對于后面的系統(tǒng)而言，第一光闌6的孔徑成為替代的實際光源，限制著進入對稱型光譜調(diào)制整形裝置的光束。由第一光闌6的孔徑發(fā)出的光束經(jīng)準直物鏡第二凹面反射鏡2后變成平行光束投向由第一光柵3構成的色散系統(tǒng)。接著衍射光經(jīng)第三凹面反射鏡4成像在第二光闌10的孔徑處，至此構成一個完整的CTSI光譜分解系統(tǒng)。CTSI光譜分解系統(tǒng)以光路順序表示為6-2-3-4-5。光譜調(diào)制系統(tǒng)，由第二光闌10與其上的多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡5構成光譜調(diào)制系統(tǒng)，光譜調(diào)制反射鏡5由于采用多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡，可以做到在中心光譜附近實現(xiàn)幅度凹陷而相位保持不變；光譜調(diào)制系統(tǒng)要求譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利(Rayliegh)準則導出的半焦深容限，在焦平面上的彌散斑直徑2dr'，或是在色散方向的彌散寬度a'小于確定的數(shù)值^。平面光譜調(diào)制反射鏡其反射光強分布則可調(diào)制到所需光譜分布結(jié)構，如圖2所示，圖中給出了在中心波長附近處進行不同深度光譜調(diào)制的結(jié)果，圖2中，曲線1為輸入啁啾脈沖光譜分布；曲線2為光譜整形多層介質(zhì)微浮雕結(jié)構反射鏡的反射調(diào)制曲線；曲線3為整形后脈沖光譜分布。對稱型CTSI光譜合成系統(tǒng)，是以第二光闌10以后的對稱成像系統(tǒng)和色散系統(tǒng)。由平面光譜調(diào)制反射鏡5，第四凹面反射鏡4'，第二光柵3',第五凹面反射鏡2',第三光闌6'構成一個完整的CTSI光譜合成系統(tǒng)。CTSI光譜合成系統(tǒng)以光路順序表示為5-4'-3'-2'-6';其特點是CTSI光譜合成系統(tǒng)5-4'-3'-2'-6'與上述的CTSI光譜分解系統(tǒng)6-2-3-4-5—致成色散相減的系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)動第一光柵3與第二光柵3'的相對方向滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌10孔徑面上形成光譜排列的方向相同；可使各色光線光程差為零，即剩余色散為零。最后完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖由第三光闌6'的孔徑輸出，經(jīng)第六凹面反射鏡1'變換為平行光輸入到后級固體放大介質(zhì)0'中放大。通過對稱型的CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置調(diào)制后得到所需光譜分布結(jié)構，如圖3所示，由圖3可知在1053nm的中心波長附近在保證相位不變的條件下，控制中心凹陷大小形狀程度，相對幅度調(diào)制達60%左右。本實例中，所述的平面光譜調(diào)制反射鏡5可以替換為微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電簿膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡，調(diào)制方法與本實例一樣，同樣可以實現(xiàn)啁啾脈沖光譜調(diào)制整形目的，并得到所需光譜分布結(jié)構。權利要求1.一種用于啁啾脈沖放大的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，按光路順序描述包括第一凹面反射鏡(1)；包括由第一光闌(6)，第二凹面反射鏡(2)，第一光柵(3)，第三凹面反射鏡(4)及第二光闌(10)構成的CTSI光譜分解系統(tǒng)；由第二光闌(10)與其上的平面光譜調(diào)制反射鏡(5)構成的光譜調(diào)制系統(tǒng)；由平面光譜調(diào)制反射鏡(5)，第四凹面反射鏡(4′)，第二光柵(3′)，第五凹面反射鏡(2′)及第三光闌(6′)構成的CTSI光譜合成系統(tǒng)；所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)成對稱系統(tǒng)，來自CPA前端(0)的激光光束經(jīng)第一凹面反射鏡變換后，經(jīng)CTSI光譜分解系統(tǒng)準直、色散、成像；再經(jīng)光譜調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制；然后經(jīng)CTSI光譜合成系統(tǒng)成像、色散相減、合成；完成光譜分解、調(diào)制及合成的啁啾脈沖通過第三光闌(6′)出射，由第六凹面反射鏡(1′)變換為平行光束，輸入到后級固體放大介質(zhì)(0′)中放大。2.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)中所用光柵均采用反射式定向平面閃耀光柵，且相對平面光譜調(diào)制反射鏡(5)位置對稱；所述色散相減時兩光柵轉(zhuǎn)動方向應滿足以下要求以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡不同波長光譜的排列，使這逆向光程在第二光闌(10)孔徑面上形成光譜的排列方向與CTSI光譜分解系統(tǒng)正向光程在第二光闌(10)孔徑面上形成光譜排列的方向相同。3.根據(jù)權利要求l所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述光學元件全部選用相對色散元件成對稱型的成像系統(tǒng)，或者相對色散元件成不對稱補償像差的成像系統(tǒng)。4.根據(jù)權利要求l所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述凹面反射鏡均要求在整個工作波段內(nèi)嚴格消除色差、球差，彗差，像散和場曲，使譜像面對于平面光譜調(diào)制反射鏡表面的最大偏離小于按瑞利準則導出的半焦深容限。5.根據(jù)權利要求1或2所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)的出瞳必須與CTSI光譜合成系統(tǒng)的入瞳相重合，即第一個色散元件第一光柵(3)中心發(fā)出的光束必須通過第二個色散元件第二光柵(3')的中心。6.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述第一光闌(6)和第三光闌(6')均為實共焦望遠鏡像傳遞照明系統(tǒng)的孔徑光闌所述照明系統(tǒng)由第一凹面反射鏡(1),第一光闌(6)和第二凹面反射鏡(2)構成，或由第六凹面反射鏡(l')，第三光闌(6')和第五凹面反射鏡(2')構成，在保證正常寬度要求的相干同相入射的條件下，不改變來自CPA前端的激光束的時間和空間分布，照明系統(tǒng)相對孔徑與色散系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的相對孔徑匹配，且保證通光口徑能充滿色散系統(tǒng)的口徑；所述第二光闌(10)為檔光板與其在光譜調(diào)制反射鏡(5)中的像構成的狹縫光闌；所有光闌均應滿足孔徑的正常寬度"。條件，同時第二光闌(10)與第三光闌(6')應通過激光啁啾脈沖帶寬內(nèi)所有頻譜的光。7.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距相等，橫向放大率相等，或者CTSI光譜合成系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)結(jié)構完全對稱，并且以逆向正常光路方向從CTSI光譜合成系統(tǒng)追跡的系統(tǒng)與CTSI光譜分解系統(tǒng)的準直、成像系統(tǒng)的焦距對應相等，橫向放大率相等。8.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)中的凹面反射鏡相對色散元件呈反射式水平成像光譜系統(tǒng)，或呈反射式垂直成像光譜系統(tǒng)。9.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述CTSI光譜分解系統(tǒng)與CTSI光譜合成系統(tǒng)相對平面光譜調(diào)制反射鏡(5)呈反射式水平成像光譜調(diào)制系統(tǒng)，或呈反射式垂直成像光譜調(diào)制系統(tǒng)。10.根據(jù)權利要求1所述的光譜調(diào)制整形裝置，其特征在于，所述平面光譜調(diào)制反射鏡為多層介質(zhì)膜微浮雕結(jié)構的平面光譜調(diào)制反射鏡；或微鏡結(jié)構反射鏡；或液晶光閥；或前加變柵距光柵的反射鏡；或前加液晶空間光調(diào)制器的反射鏡；或微機電薄膜反射鏡MIMS;或連續(xù)變形反射鏡；或Bimorph變形鏡；或棱鏡/波導耦合反射鏡；或變柵距光柵反射鏡。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于啁啾脈沖放大(CPA)系統(tǒng)的光譜調(diào)制整形裝置。該裝置包括成對稱的CTSI光譜分解系統(tǒng)和CTSI光譜合成系統(tǒng)；包括由光闌與平面光譜調(diào)制反射鏡構成的光譜調(diào)制系統(tǒng)。利用CTSI光譜分解系統(tǒng)將激光啁啾脈沖完全真實展開到光譜面；再利用光譜調(diào)制系統(tǒng)在像平面上進行光譜調(diào)制；然后利用CTSI光譜合成系統(tǒng)將調(diào)制后光譜無畸變的還原為調(diào)制后的啁啾脈沖，達到光譜調(diào)制整形目的。本發(fā)明所用光學元件易于加工，且具有結(jié)構緊湊，占用空間少，價格較低等特點；本裝置還可根據(jù)需要設計為各種型式的光譜調(diào)制整形裝置；本發(fā)明可對一般激光脈沖實現(xiàn)光譜調(diào)制和光譜整形，尤其適用于幾個納米帶寬的大能量高功率CPA系統(tǒng)。文檔編號H01S3/10GK101231382SQ20081003388公開日2008年7月30日申請日期2008年2月26日優(yōu)先權日2008年2月26日發(fā)明者彬張,戴亞平,銘李,韜王申請人:上海激光等離子體研究所