專利名稱：平行光柵對的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛秒脈沖壓縮，是一種平行光柵對的調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明利用直角棱鏡調(diào)節(jié)光柵對平行，具有操作簡單，精度高，不受光柵對錯開距離限制的優(yōu)點。
背景技術(shù)：
近年來啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展為人類成功地提供了脈沖寬度在飛秒量級(10-15s)、峰值功率達(dá)太瓦(1012W)甚至拍瓦(1015W)量級的超強(qiáng)激光脈沖，其聚焦后的超高強(qiáng)度(1018W/cm2)在諸如電子加速等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。啁啾脈沖放大技術(shù)的基本思想是在放大前通過展寬器引入正色散，使脈沖的不同頻率成分以不同的速度傳輸，從而在時域?qū)w秒量級的超短脈沖展寬成數(shù)百皮秒(10-12s)甚至納秒(10-9s)量級的啁啾脈沖，經(jīng)逐級放大后再用壓縮器補(bǔ)償展寬和放大過程中的正色散，從而獲得超高功率，超短脈沖的輸出。
光柵對最適合提供負(fù)色散，所以在啁啾脈沖放大系統(tǒng)中一般使用光柵對進(jìn)行脈沖壓縮。平行光柵對壓縮器是由E.B.Treacy于1969年提出的[E.B.Treacy，IEEE J.Quantum Electron.QE-5，454(1969)]。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由兩個平行設(shè)置的第一光柵1、第一光柵2及一個反射鏡3組成。種子脈沖入射至第一光柵1，經(jīng)其衍射后至第二光柵2，在與入射光平行的方向出射，至反射鏡3反射后沿原路返回。
在先技術(shù)中，人們借助一臺準(zhǔn)直光源4和一塊平板玻璃6來調(diào)節(jié)光柵對的平行。第一步，如圖2所示，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4，使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)第一光柵1反射之后返回小孔光闌5，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光與第一光柵1垂直；第二步，如圖3所示，在準(zhǔn)直光源4和第一光柵1之間插入平板玻璃6，調(diào)節(jié)平板玻璃6使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)平板玻璃6反射之后返回小孔光闌5，即調(diào)節(jié)平板玻璃6與準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光垂直；第三步，如圖4所示，將準(zhǔn)直光源4和小孔光闌5移到平板玻璃6和第一光柵1之間，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4，使得準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)平板玻璃6反射之后返回小孔光闌5，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光與平板玻璃6垂直；第四步，如圖5所示，首先根據(jù)理論計算粗略估計第二光柵2的擺放位置，然后平移平板玻璃6，使得平板玻璃6的位置與原位置相比更靠近第二光柵2，調(diào)節(jié)平板玻璃6，使得準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)平板玻璃6反射之后返回小孔5，即調(diào)節(jié)平板玻璃6與準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光垂直；第五步，如圖6所示，平移準(zhǔn)直光源4和小孔光闌5，使得準(zhǔn)直光源4的位置與原位置相比更靠近第二光柵2，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4，使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)平板玻璃6反射之后返回小孔光闌5，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光與平板玻璃6垂直；第六步，如圖7所示，卸下平板玻璃6，安裝上第二光柵2，調(diào)節(jié)第二光柵2使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)第二光柵2反射之后返回小孔5，即調(diào)節(jié)第二光柵2與準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光垂直。至此，我們認(rèn)為第一光柵1與第二光柵2平行。值得說明的是，本方法對平板玻璃6兩個表面的平行度有嚴(yán)格要求，需要兩個表面嚴(yán)格平行。
這個方法的缺點是只適用于兩個光柵沒有在空間上錯開或者錯開距離較小的情況。當(dāng)兩個光柵錯開距離較大的時候，必須重復(fù)步驟四和步驟五多次。這樣由于誤差積累，將使得光柵對的平行度受到很大影響，嚴(yán)重影響壓縮脈沖的寬度并引入空間啁啾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述在先技術(shù)的局限性，提供一種平行光柵對的調(diào)節(jié)方法。該方法體操作簡單，精度高，不受光柵對錯開距離的限制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種平行光柵對的調(diào)節(jié)方法，該方法需要使用的器件包括一臺準(zhǔn)直光源、一小孔光闌、一直角棱鏡、一高度標(biāo)記及其安裝的調(diào)整平臺，待調(diào)整的第一光柵和第二光柵，將所述的小孔光闌直接水平地固定在準(zhǔn)直光源的出口處，所述的高度標(biāo)記的高度即所述的準(zhǔn)直光源經(jīng)小孔光闌小孔的出射光的高度，該方法包括如下步驟①按設(shè)計粗裝待調(diào)整的第一光柵和第二光柵，以第一光柵為準(zhǔn)，設(shè)定并調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源，使準(zhǔn)直光源經(jīng)小孔光闌的小孔發(fā)出的光照射并經(jīng)第一光柵反射之后返回小孔光闌的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源發(fā)出的光與第一光柵垂直；②在準(zhǔn)直光源和第一光柵之間插入所述的直角棱鏡，調(diào)節(jié)該直角棱鏡，使準(zhǔn)直光源發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡的第一直角面反射之后返回小孔光闌的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源發(fā)出的光與直角棱鏡的第一直角面垂直，同時在該直角棱鏡的第二直角面的出射光方向設(shè)置所述的高度標(biāo)記，水平微調(diào)該直角棱鏡，使由該直角棱鏡第二直角面的出射光束的高度與高度標(biāo)記所規(guī)定的高度嚴(yán)格一致；③將所述的準(zhǔn)直光源移動并直接照射所述的直角棱鏡的第二直角面，調(diào)節(jié)該準(zhǔn)直光源，使準(zhǔn)直光源的光經(jīng)直角棱鏡的第二直角面反射后返回小孔光闌的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源的出射光方向與第一光柵平行；④將直角棱鏡向準(zhǔn)直光源方向平移，使由直角棱鏡的第一直角面的出射光能照射到第二光柵，并始終保障準(zhǔn)直光源發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡的第二直角面反射之后返回小孔光闌的小孔；⑤調(diào)節(jié)第二光柵，使準(zhǔn)直光源發(fā)出的光由直角棱鏡照射第二光柵，并由第二光柵反射后經(jīng)所述的直角棱鏡再返回小孔光闌的小孔，至此，第一光柵與第二光柵平行。
所述的水平標(biāo)記可為直尺、或可調(diào)高度的基準(zhǔn)小孔或狹縫。
與先技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點(1)本發(fā)明操作簡單，精度高。
(2)本發(fā)明通過使用直角棱鏡，可以在光柵對任意錯開距離的條件下獲得同樣的調(diào)節(jié)精度。
(3)本發(fā)明所使用的器件都是實驗室的常用器件，容易獲得，無需特意制備。


圖1光柵對壓縮器結(jié)構(gòu)簡2～圖7為現(xiàn)有的典型平行光柵對調(diào)節(jié)方法示意圖。
圖8～圖12為本發(fā)明平行光柵對的調(diào)節(jié)方法示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
先請參閱圖8～圖12，圖8～圖12為本發(fā)明平行光柵對的調(diào)節(jié)方法的示意圖。由圖可見，本發(fā)明平行光柵對的調(diào)節(jié)方法，特征在于該方法需要使用的器件包括一臺準(zhǔn)直光源4、一小孔光闌5、一直角棱鏡7、一高度標(biāo)記8及其安裝的調(diào)整平臺，待調(diào)整的第一光柵1和第二光柵2，將所述的小孔光闌5直接水平地固定在準(zhǔn)直光源4的出口處，所述的高度標(biāo)記8的高度即所述的準(zhǔn)直光源4經(jīng)小孔光闌5小孔的出射光的高度，該方法包括如下步驟①按設(shè)計粗裝待調(diào)整的第一光柵1和第二光柵2，以第一光柵1為準(zhǔn)，設(shè)定調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4，使準(zhǔn)直光源4經(jīng)小孔光闌5的小孔發(fā)出的光照射并經(jīng)第一光柵1反射之后返回小孔光闌5的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光與第一光柵1垂直，如圖8所示；②在準(zhǔn)直光源4和第一光柵1之間插入所述的直角棱鏡7，調(diào)節(jié)該直角棱鏡7，使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡7的第一直角面反射之后返回小孔光闌5的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光與直角棱鏡7的第一直角面垂直，同時在該直角棱鏡7的第二直角面的出射光方向設(shè)置所述的高度標(biāo)記8，水平微調(diào)該直角棱鏡7，使由該直角棱鏡7第二直角面的出射光束的高度與高度標(biāo)記8所規(guī)定的高度嚴(yán)格一致，如圖9所示；③將所述的準(zhǔn)直光源4移動并直接照射所述的直角棱鏡7的第二直角面，調(diào)節(jié)該準(zhǔn)直光源4，使準(zhǔn)直光源4的光經(jīng)直角棱鏡7的第二直角面反射后返回小孔光闌5的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源4的出射光方向與第一光柵1平行，如圖10所示；④將直角棱鏡7向準(zhǔn)直光源4方向平移，如圖11所示，使由直角棱鏡7的第一直角面的出射光能照射到第二光柵2，并始終保障準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡7的第二直角面反射之后返回小孔光闌5的小孔；⑤調(diào)節(jié)第二光柵2，使準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光由直角棱鏡(7照射第二光柵2，并由第二光柵2反射后經(jīng)所述的直角棱鏡7再返回小孔光闌5的小孔，如圖12所示。至此，第一光柵(1)與第二光柵(2)平行。
其中使用的水平標(biāo)記8為基準(zhǔn)小孔。
在本發(fā)明中小孔光闌5的功能是便于觀察準(zhǔn)直光源4發(fā)出的光是否沿原光路返回；基準(zhǔn)小孔8的功能是確保直角棱鏡7的出射光高度與準(zhǔn)直光源4的出射光高度一致，基準(zhǔn)小孔8無需固定在某一個特定的位置，根據(jù)實際需要自由移動；直角棱鏡7的功能是為移動準(zhǔn)直光源4提供參考。由于直角棱鏡7有兩個互相垂直的表面，因此也就有了兩個參考平面，可以同時在與第一光柵1平行和垂直的兩個方向上為移動準(zhǔn)直光源4提供參考，并且由于直角棱鏡7可以延著準(zhǔn)直光源4的出射光方向無限遠(yuǎn)移動，這樣才使得應(yīng)用本方法調(diào)節(jié)光柵對平行可以不受光柵對錯開距離大小的限制。
權(quán)利要求
1.一種平行光柵對的調(diào)節(jié)方法，特征在于該方法需要使用的器件包括一臺準(zhǔn)直光源(4)、一小孔光闌(5)、一直角棱鏡(7)、一高度標(biāo)記(8)及其安裝的調(diào)整平臺，待調(diào)整的第一光柵(1)和第二光柵(2)，將所述的小孔光闌(5)直接水平地固定在準(zhǔn)直光源(4)的出口處，所述的高度標(biāo)記(8)的高度即所述的準(zhǔn)直光源(4)經(jīng)小孔光闌(5)小孔的出射光的高度，該方法包括如下步驟①按設(shè)計粗裝待調(diào)整的第一光柵(1)和第二光柵(2)，以第一光柵(1)為準(zhǔn)，設(shè)定調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源(4)，使準(zhǔn)直光源(4)經(jīng)小孔光闌(5)的小孔發(fā)出的光照射并經(jīng)第一光柵(1)反射之后返回小孔光闌(5)的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源(4)發(fā)出的光與第一光柵(1)垂直；②在準(zhǔn)直光源(4)和第一光柵(1)之間插入所述的直角棱鏡(7)，調(diào)節(jié)該直角棱鏡(7)，使準(zhǔn)直光源(4)發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡(7)的第一直角面反射之后返回小孔光闌(5)的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源(4)發(fā)出的光與直角棱鏡(7)的第一直角面垂直，同時在該直角棱鏡(7)的第二直角面的出射光方向設(shè)置所述的高度標(biāo)記(8)，水平微調(diào)該直角棱鏡(7)，使由該直角棱鏡(7)第二直角面的出射光束的高度與高度標(biāo)記(8)所規(guī)定的高度嚴(yán)格一致；③將所述的準(zhǔn)直光源(4)移動并直接照射所述的直角棱鏡(7)的第二直角面，調(diào)節(jié)該準(zhǔn)直光源(4)，使準(zhǔn)直光源(4)的光經(jīng)直角棱鏡(7)的第二直角面反射后返回小孔光闌(5)的小孔，即調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光源(4)的出射光方向與第一光柵(1)平行；④將直角棱鏡(7)向準(zhǔn)直光源(4)方向平移，使由直角棱鏡(7)的第一直角面的出射光能照射到第二光柵(2)，并始終保障準(zhǔn)直光源(4)發(fā)出的光經(jīng)該直角棱鏡(7)的第二直角面反射之后返回小孔光闌(5)的小孔；⑤調(diào)節(jié)第二光柵(2)，使準(zhǔn)直光源(4)發(fā)出的光由直角棱鏡(7)照射第二光柵(2)，并由第二光柵(2)反射后經(jīng)所述的直角棱鏡(7)再返回小孔光闌(5)的小孔，至此，第一光柵(1)與第二光柵(2)平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行光柵對的調(diào)節(jié)方法，特征在于所述的水平標(biāo)記(8)為直尺、或可調(diào)高度的基準(zhǔn)小孔或狹縫。
全文摘要
一種平行光柵對的調(diào)節(jié)方法，屬于飛秒脈沖壓縮技術(shù)。通過使用一臺準(zhǔn)直光源和一個直角棱鏡，利用直角棱鏡調(diào)節(jié)光柵對平行，本發(fā)明具有操作簡單，精度高，不受光柵對錯開距離限制的優(yōu)點。
文檔編號G02B27/62GK1920617SQ200610031058
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者李闖, 陸效明, 王乘, 梁曉燕, 冷雨欣, 李儒新 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所