[发明专利]双中心波长色散镜对及其制备方法

说明书

一种有效降低色散振荡的双中心波长色散镜对及其制备方法。该双中心波长色散镜对基于一个膜系设计结果，采用双离子束溅射技术在一个镀膜周期内实现双中心波长色散镜对的制备。可有效降低啁啾镜对的设计难度、制备难度，节约制备时间和成本。该色散镜对具有相反的色散振荡相位，配对使用时可显著减少色散振荡。

技术领域

本发明属于超快激光薄膜，特别是一种有效降低色散振荡的双中心色散镜对 及其制备方法，是一种超快激光系统中用于脉冲压缩的元件。

背景技术

色散镜是一种色散补偿元件，其特点是在保持高反射率的同时能提供精确的 色散补偿，在超快激光系统中有取代棱镜对和光栅等传统脉冲压缩元件的潜力。 但随着色散镜间的反射次数增加，色散振荡将会明显增加，同时色散镜本身的带 宽和色散量存在相互制约的关系，带宽的增加必然会导致色散振荡的增加，而色 散振荡会在很大程度上影响实际应用中脉冲输出质量。因此，在设计上，我们应 尽可能的减小色散振荡。

传统的减小色散振荡的方法是利用两个色散镜满足色散振荡的相互抵消，实 现色散振荡的减小。目前已报道出的色散镜对的方法有互补啁啾镜对和双角度色 散镜对。互补啁啾镜对是利用两个不同的设计实现色散振荡的相互抵消，其存在 的问题是设计难度较大，需要两次优化，同时需要制备两次，增加了制备难度。 双角度色散镜对是利用同一个设计结果，选择两个不同入射角满足色散振荡的相 互抵消，其设计和制备都只需一次，降低设计和制备的难度，但在实际应用中双 角度色散镜对对于角度非常敏感，必须在特定角度下使用，增加了调节难度。

双中心波长色散镜对是基于一个膜系设计结果，采用双离子束溅射技术制备， 在制备过程中，利用离子束溅射镀膜过程中的厚度不均匀性，在一个镀膜周期内 实现双中心波长色散镜对的制备。本发明利用镀膜过程中的厚度不均匀性在一个 镀膜周期内制备出配对使用的两个色散镜，不仅增加了制备的稳定性，还降低了 制备时间和制备成本，较传统的色散镜对制备方法减少了一次制备过程，大大降 低了制备过程中可能存在的误差。本发明双中心波长色散镜对能够有效降低色散 振荡，并且适用于色散镜间多次反射的应用，有显著提高在超快激光系统应用过 程中输出脉冲质量的潜力。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提出一种有效降低色散振荡的双中心色散镜对 及其制备方法，该双中心波长色散镜对基于一个膜系设计结果，采用双离子束溅 射技术在一个镀膜周期内实现双中心波长色散镜对的制备。可有效降低啁啾镜对 的设计难度、制备难度，节约制备时间和成本。该色散镜对具有相反的色散振荡 相位，配对使用时可显著减少色散振荡。

本发明解决的技术方案如下：

一种双中心波长色散镜对，其特点在于是由两个中心波长的群延迟色散振荡 的波峰和波谷正好相互抵消的第一色散镜和第二色散镜构成。

上述双中心波长色散镜对的制备方法，其特点在于该方法包括如下步骤：

1)根据所需制备色散镜对的色散量、反射率和带宽，选择合适的高折射率 材料、低折射率材料，所述的高折射率材料的折射率n_H和低折射率材料的折射 率n_L为实际镀膜实验中反演得到；

2)第一色散镜(1)的设计：选择合适的初始膜系的中心波长设为a，根据 色散镜对的要求设定色散量、反射率、带宽目标值，经过膜系设计软件优化得到 满足目标值的中心波长为a的第一色散镜的设计结果；

3)根据第一色散镜的设计结果选择中心波长为b的第二色散镜，即第二色 散镜和第一色散镜的每一相应的膜层均存在相同厚度的偏移，使第二色散镜与第 一色散镜在一定带宽内色散振荡的相位相反；

4)在制备中，通过控制基底与靶材的距离以及基底溅射角度调整离子束溅 射镀膜过程中的不均匀性，在夹具盘中找到两个满足双中心波长a、b且厚度不 均匀性的要求位置，在同一镀膜周期内采用双离子束溅射技术完成双中心波长色 散镜对的制备。