[实用新型]一种800纳米波段宽带反射型衍射光栅

说明书

一种800纳米波段宽带反射型衍射光栅，涉及反射型光栅，包括衬底，所述衬底上方覆盖有一反射金属层，所述金属层上设有光栅，所述光栅的周期为450〜550纳米、刻蚀深度400〜560纳米，所述光栅占空比为0.4〜0.65，所述金属层的厚度大于300纳米，本实用新型提供一种800纳米波段宽带反射型衍射光栅，结构简单、工艺容易实现，该宽带反射光栅可以使TM偏振光在利特罗入射角的情况下的‑1级衍射效率在105纳米（780〜885纳米）的波长带宽内高于80%，该宽带反射光栅在啁啾脉冲压缩技术中具有重要的实用价值。

技术领域

本实用新型涉及反射型光栅，特别是一种用于800纳米波段的宽带反射型衍射光栅。

背景技术

在啁啾脉冲放大技术中，人们往往需要高衍射效率、较宽波长范围和较高的抗激光损伤能力的衍射光栅。最近，Wei Jia等人在熔融石英上制作出了这种高衍射效率的透射式光栅，其-1级的衍射效率理论上可达98%。【在先技术1:W.Jia et al.，Appl.Opt.47，6058(2008)】。但是在很多应用，比如在光栅调谐窄线宽振荡器、光栅脉冲压缩器等中需要反射式光栅。传统的多层介质光栅以及纯金属光栅虽然可以满足要求，但是多层介质光栅的制作相当复杂、制作成本较高；纯金属的全息光栅以及刻划光栅的机械强度及抗激光损伤能力较弱，不适合用于高功率激光系统。

熔融石英是一种理想的光栅材料，它具有高光学质量：稳定的性能、高损伤阈值和从深紫外到远红外的宽透射谱。金作为一种常用的金属反射膜，其强度和稳定性较好，在红外区的反射率很高。目前，常用的金属反射光栅大多以金为薄膜材料。因此，利用熔融石英和金材料结合制作新型的嵌入式反射式光栅具有广泛的应用前景。氧化铪作为高折射率薄膜，同样具有抗激光损伤阈值高、透过光谱宽的特点，在激光镀膜中常用。

矩形光栅是利用微电子深刻蚀工艺，在基底上加工出的具有矩形槽形的光栅。高密度矩形光栅的衍射理论，不能由简单的标量光栅衍射方程来解释，而必须采用矢量形式的麦克斯韦方程并结合边界条件，通过编码的计算机程序精确地计算出结果。Moharam等人已给出了严格耦合波理论的算法【在先技术2:M.G Moharam et al.，J.Opt.Soc.Am.Α.12，1077(1995)】，可以解决这类高密度光栅的衍射问题。但据我们所知，目前为止，还没有人针对常用800纳米波长给出在熔融石英基片上制作的金嵌入式反射光栅的设计参数。

中国发明专利CN101609176A公开了一种金属嵌入式熔融石英宽带反射光栅，但是其是针对TE模式的光学系统，不适合TM模式的光学系统，另外嵌入式光栅结构工艺困难，不利于批量生产。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对常用800纳米波长的激光器，提供一种800纳米波段宽带反射型衍射光栅，结构简单、工艺容易实现，该宽带反射光栅可以使TM偏振光在利特罗入射角的情况下的-1级衍射效率在105纳米（780〜885纳米）的波长带宽内高于80%，该宽带反射光栅在啁啾脉冲压缩技术中具有重要的实用价值，其技术方案如下:

一种800纳米波段宽带反射型衍射光栅，包括衬底，衬底可选择透明材料或者金属、陶瓷等不透明材料，所述衬底上方覆盖有一反射金属层，所述金属层上设有光栅，所述光栅的周期为450〜550纳米、刻蚀深度400〜560纳米，所述光栅占空比为0.4〜0.65，所述金属层的厚度大于300纳米，以达到不透光的目的。

进一步地，所述光栅的周期为550纳米，光栅的刻蚀深度为520纳米，光栅占空比为0.45。此时入射光波长范围在780〜885纳米内，沿利特罗角度46.65度入射，-1级TM偏振衍射效率高于80%。

进一步地，所述金属层的材质为金、银、铝或铜。

进一步地，所述光栅的制作材质为氧化铪。

进一步地，所述衬底为熔融石英、金属、玻璃或陶瓷。