基于透射光栅的激光脉冲压缩器设计与制备研究
本文选题:激光脉冲压缩 + 熔石英透射光栅 ; 参考:《苏州大学》2015年硕士论文
【摘要】:激光脉冲压缩器是啁啾脉冲放大系统的核心部件之一,其作用是将展宽放大后的激光压缩至超短脉冲。脉冲压缩光栅可以分为反射式和透射式两类,反射式压缩光栅已被广泛应用于啁啾脉冲放大系统。随着透射光栅制备技术的提高,透射光栅逐渐受到人们关注和应用。熔石英透射光栅具有宽带高衍射效率和高损伤阈值的特性,同时还拥有寿命长、光路无遮挡、排布方便等优势,将在超短超强激光脉冲压缩系统中发挥重要作用。本文基于透射光栅的激光脉冲压缩器研究,主要包含以下内容:首先介绍了超强超短脉冲的发展背景,并简述了国内外脉冲压缩光栅研制的进展。详细阐述了啁啾脉冲放大技术的原理,对系统的色散补偿及优化进行了精确的计算,然后设计了基于透射压缩光栅的啁啾脉冲放大系统,给出了系统中涉及的透射脉冲压缩光栅的详细结构参数。透射脉冲压缩光栅理论计算方面,利用严格耦合波理论设计了宽带熔石英透射光栅,最高衍射效率可达98%。为降低光栅基底背面反射,我们创新性地使用高频光栅结构代替传统的增透膜,并设计出了透过率高达99.9%增透光栅。透射脉冲压缩光栅制备方面,利用全息记录技术和离子刻蚀技术完成了1250lp/mm梯形深槽熔石英光栅的制作,光栅绝对衍射效率可以达到98%(@808nm)。随后,在光栅背面制作1250lp/mm的高频增透光栅,替代增透膜,增透效率达到99.9%以上。深槽石英光栅与高频增透光栅集成在一片Φ65mmx1mm的熔石英基底上,制成的熔石英透射脉冲压缩光栅,实测Littrow角下衍射效率接近98%,实验结果与理论设计相符。
[Abstract]:Laser pulse compressor is one of the core components of chirped pulse amplification system, which is used to compress the enlarged laser to ultrashort pulse. Pulse compression gratings can be divided into two types: reflection type and transmission type, which have been widely used in chirped pulse amplification systems. With the improvement of the fabrication technology of transmission grating, transmission grating has been paid more and more attention. Fused quartz transmission grating has the advantages of wide band high diffraction efficiency and high damage threshold, long life, no blocking of optical path, convenient arrangement and so on. It will play an important role in ultrashort ultra-strong laser pulse compression system. In this paper, the research of laser pulse compressor based on transmission grating mainly includes the following contents: firstly, the development background of ultra-strong ultrashort pulse is introduced, and the development of pulse compression grating at home and abroad is briefly described. The principle of chirped pulse amplification is described in detail, the dispersion compensation and optimization of the system are calculated accurately, and the chirped pulse amplification system based on transmission compression grating is designed. The detailed structure parameters of the transmission pulse compression grating are given. In terms of theoretical calculation of transmission pulse compression grating, wideband fused quartz transmission grating is designed by using strictly coupled wave theory. The highest diffraction efficiency can reach 98%. In order to reduce the reflection on the substrate, we have innovatively used the high frequency grating structure instead of the traditional antireflection film, and designed the transmission rate of the grating up to 99.9%. In the fabrication of transmission pulse compression grating, 1250lp/mm trapezoidal deep groove fused quartz grating has been fabricated by holographic recording and ion etching. The absolute diffraction efficiency of the grating can reach 98% (808nm). Then, the high frequency antireflection grating of 1250lp/mm is fabricated on the back of the grating, instead of the antireflection film, the antireflection efficiency is over 99.9%. Deep grooved quartz grating and high frequency antireflection grating are integrated on a 桅 65mmx1mm fused quartz substrate. The fused quartz transmission pulse compression grating is fabricated. The diffraction efficiency of the fused quartz grating measured at Littrow angle is close to 98. The experimental results are in good agreement with the theoretical design.
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN24
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,本文编号:2060673
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