[实用新型]折叠的反射式单光栅展宽装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超强超短激光，是一种用于高功率大能量超短激光系统的啁啾脉冲的折叠的反射式单光栅展宽装置，主要适用于高能量(200～2000焦耳)超短(10^-15～10^-12秒)超强(10¹²～10¹⁵瓦)激光系统的脉冲展宽。

背景技术

啁啾脉冲放大(Chirped Pulse Amplification，简写为CPA)和光学参量啁啾脉冲放大(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification，简写为OPCPA)是目前获取超短、超强激光脉冲的经典方法，已被广泛地应用于建造多太瓦(即10¹²W，简写为TW)级激光系统和拍瓦(即10¹⁵W，简写为PW)级激光系统。它首先利用展宽器对飞秒或亚皮秒的激光脉冲引入一定的啁啾量，使脉冲展宽，注入高增益的预放，当脉冲能量达到焦耳量级，再通过主放大器将能量提高到设计的水平，最后利用压缩器引入与展宽器相反的啁啾量，使脉冲宽度复原，从而获得高功率大能量的超短脉冲激光输出。其中展宽器是一个重要的器件，它的合理设计对提高整个系统性能是非常重要的。

日前，在高功率大能量超短激光系统中，当系统最后压缩脉冲的脉宽为0.5-10ps的时候，脉冲展宽器一般采用反射式单光栅展宽器，而不采用ffner展宽器。原因是反射式单光栅展宽器调节方便、快捷、装置稳定，而ffner展宽器光路复杂，调节困难，因此在满足系统总体要求的情况下，尽量采用调节方便、快捷、稳定的装置。但是目前采用的反射式单光栅展宽器也有其缺点：一、占用的空间较大；二、为了在纵向方向使光路错开一定的位置，光栅的纵向尺寸也不能太大。而在高功率大能量的超短激光系统装置中，主放大器设计好后，空间等都是有限制的，所以如果能够对原有反射式单光栅展宽器的设计进行适当的调整，在保留原来优点的情况下，实现更加灵活多变地适用大激光装置的需要，是有很大的实际意义的。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有的高功率大能量超短激光脉冲展宽装置的不足，提供一种折叠的反射式单光栅展宽装置，以节省空间，结构更加紧凑。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种折叠的反射式单光栅展宽装置，包括柱型凹面反射镜、光栅、1/2λ波片、第一平面反射镜，第二平面反射镜，所述的1/2λ波片位于该装置的光束输入和输出的光路上，其特征在于还有第三平面反射镜，所述的第一平面反射镜位于所述的柱型凹面反射镜和光栅之间的光轴上且接近该光栅，或所述的第一平面反射镜位于所述的柱型凹面反射镜和光栅光轴的延线上且接近所述的光栅的位置，所述的第三平面反射镜关于第一平面反射镜的镜象位于所述的柱型凹面反射镜的焦平面上，第一平面反射镜与所述的光轴的夹角的取值范围是45°～90°，所述的光栅与所述的光轴的夹角为：π2-arcsin(λ0d-sinγ),]]>其中：λ₀为激光中心波长，γ为激光的入射角，

d为所述的光栅的刻线密度。

所述的第一平面反射镜与所述的光栅在光轴上的距离为2～8cm。

所述的柱型凹面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜和第三平面反射镜都镀有对应于工作波长的介质全反射膜。

所述的柱型凹面反射镜的曲率半径为700～1200cm。

所述的光栅的刻线密度可选范围为：1200线/mm～1800线/mm。

所述的柱型凹面反射镜与所述的光栅之间的距离为柱型凹面反射镜的曲率半径值的0.2～0.3倍。

本实用新型折叠的反射式单光栅展宽装置的工作过程是：