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复合型透射式脉冲压缩光栅的设计与制作

Design and fabrication of a composite transmission pulse compression grating

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摘要

提出了一种用于飞秒钛宝石激光器的复合型透射式脉冲压缩光栅。该光栅由1 250 line/mm和3 300 line/mm两种光栅集成在一个熔石英基底上制成, 其工作中心波长为800 nm, 工作波段为700~900 nm。1 250 line/mm光栅用于脉冲压缩; 3 300 line/mm光栅的运用则有益于减少透射光栅的反射损失, 同时由于采用高频光栅结构代替了传统增透膜, 可有效减少光栅基底的波前形变。该复合光栅完全由熔石英材料构成, 故具有很高的损伤阈值。利用严格耦合波理论对该复合型透射光栅的微结构进行了优化设计, 结果表明: 1 250 line/mm光栅在中心波长800 nm处的-1级衍射效率可达98%; 3 300 line/mm增透光栅的透过率在700~900 nm波段可以达到99.7%以上。最后, 应用全息记录技术和离子刻蚀技术实际制备了Φ65 mm×1 mm的复合式透射脉冲压缩光栅, 实测衍射效率与理论设计相符。

Abstract

A composite transmission pulse compression grating was proposed for femto-second Ti∶sapphire lasers. The composite transmission grating with 700-900 nm bandwidth worked at a center wavelength of 800 nm was consisted of two gratings with groove densities 1 250 line/mm and 3 300 line/mm and they were integrated in a fused silica plate. The 1 250 line/mm grating was used for compressing laser pulse. The 3 300 line/mm anti-reflection grating was conductive to decreasing the reflection loss and avoiding the wave-front distortion by using a high frequency grating structure to replace the anti-reflection film on the surface of the fused silica plate. Completely being made of fused silica, the composite pulse compression grating has a high laser damage threshold. The composite transmission grating was designed based on the rigorous coupled wave theory. The optimization calculation results show that the -1st order diffraction efficiency of the 1 250 line/mm grating is up to 98% (@800 nm) and the transmission of the 3 300 lp/mm grating is up to 99.7% at 700-900 nm bandwidth. Finally, the composite transmission pulse compression grating(Φ65 mm×1 mm ) was fabricated by holographic recording and ion bean etching and its diffraction efficiency is coincident with that of the theoretical analysis.

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补充资料

中图分类号:O436.1

DOI:10.3788/ope.20162412.2983

所属栏目:高功率激光光学元器件

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No. 60808013, No. 61178046);江苏省高校自然科学研究重大项目(No.11KJA140001);江苏省高校优势学科建设工程资助项目

收稿日期:2016-10-27

修改稿日期:2016-11-29

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

李朝明:苏州大学 物理与光电·能源学部与苏州纳米科技协同创新中心 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
陈新荣:苏州大学 物理与光电·能源学部与苏州纳米科技协同创新中心 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
李 林:苏州大学 物理与光电·能源学部与苏州纳米科技协同创新中心 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
虞 健:苏州大学 物理与光电·能源学部与苏州纳米科技协同创新中心 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
吴建宏:苏州大学 物理与光电·能源学部与苏州纳米科技协同创新中心 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
常增虎:中佛罗里达大学 光学-激光研究与教育中心, 佛罗里达 32816

联系人作者:李朝明(chaoming@suda.edu.cn)

备注:李朝明(1975-), 男, 江苏徐州人, 博士, 副研究员, 2007年于苏州大学获得博士学位, 主要从事光学设计, 衍射光学器件制造方面的研究工作。

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引用该论文

LI Chao-ming,CHEN Xin-rong,LI Lin,YU Jian,WU Jian-hong,CHANG Zeng-hu. Design and fabrication of a composite transmission pulse compression grating[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(12): 2983-2987

李朝明,陈新荣,李 林,虞 健,吴建宏,常增虎. 复合型透射式脉冲压缩光栅的设计与制作[J]. 光学 精密工程, 2016, 24(12): 2983-2987

被引情况

【1】侯尚林,雷景丽,吴七灵,王道斌,李晓晓,王慧琴,曹明华. 高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩(特邀). 红外与激光工程, 2019, 48(1): 103004--1

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