Das Aufkommen und die rasante Entwicklung ultrahochintensiver Ultrakurzpulslaser haben den Menschen beispiellose extreme physikalische Bedingungen und völlig neue experimentelle Möglichkeiten geboten und sind zur neuesten Grenze der internationalen Laserwissenschaft und -technologie sowie zum Schwerpunkt des Wettbewerbs geworden . Das Pulskompressionsgitter ist die Kernkomponente des ultrakurzen Lasergeräts mit ultrahoher Intensität, und die Apertur des Gitters bestimmt die Obergrenze der Laserausgangsleistung. Die in- und ausländische Entwicklung von Feinstrahl-Scanning-Belichtung, statischer Interferenzfeld-Übertragungsbelichtung, Belichtungsspleißung und mechanischem Anreißen sowie anderen Methoden verfügt nicht über die Fähigkeit zur bidirektionalen Gittervorbereitung im Metermaßstab.
Abb. 1 Ergebnisse des Vollfrequenzfehlers eines Off-Axis-Parabolspiegel-Belichtungssystems mit Φ300 mm: (a) Niederfrequenz-Oberflächenformfehler des Off-Axis-Spiegels, gemessen mit einem 4- Zoll Zygo-Interferometer. (b) Bilder des Mittelfrequenzfehlers und der Lichtfeldverteilung, die nach der Filterung gemäß dem Modell erhalten wurden; (c) Hochfrequenzfehler, der mit einem Zygo-Weißlicht-Profiler mit einem 20-fach-Objektiv und einer mit einem Mikroskop gemessenen Fotografie der Gittermaske ermittelt wurde. (d) 1D-Leistungsspektraldichtekurve.
Das Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM) hat ein innovatives Schema zur Herstellung gepulster Kompressionsgitter im Metermaßstab unter Verwendung eines außeraxialen reflektierenden Belichtungssystems mit großem Durchmesser vorgeschlagen. Der Kern des Programms besteht darin, hochpräzise außeraxiale Parabolspiegel zu verwenden, um zwei parallele Lichtstrahlen zu erzeugen und so ein gleichmäßiges Belichtungslichtfeld in großem Maßstab zu konstruieren. Die Gleichmäßigkeit des Lichtfelds wird hauptsächlich durch den Oberflächenfehler des Off bestimmt -Achsen-Parabolspiegel, insbesondere im Mittel- und Hochfrequenzbereich. Aufgrund des Fehlens eines quantitativen Bewertungssystems für Herstellungsfehler bei der Lichtfeldgleichmäßigkeit und dem damit verbundenen hochpräzisen Bearbeitungsprozess mit konsistenter Fehlerkonvergenz über den gesamten Frequenzbereich gibt es noch keinen erfolgreichen Präzedenzfall.
Basierend auf der Theorie der Beugung freier Lichtfelder hat das Team ein Abbildungsmodell zwischen dem Frequenzbandfehler auf der Oberfläche von reflexionsbelichteten außeraxialen Parabolspiegeln und der Homogenität des belichteten Lichtfelds erstellt und ein quantitatives Indexsystem für die Frequenz erstellt Bandfehler der Spiegeloberflächenform und stellen dann eine innovative Verarbeitungstechnologie für die einstimmige Konvergenz des Vollfrequenzbandfehlers des Belichtungsspiegels vor. Gemäß dem durch das Modell ermittelten Indexbewertungssystem sollten die Mittel- und Hochfrequenzfehler der Belichtungsspiegel besser als 0,65 nm bzw. 0,5 nm sein und daher Durch Anwendung der oben genannten Verarbeitungstechnologie wurde ein außeraxiales Reflexionsbelichtungssystem mit einem Durchmesser von Φ300 mm hergestellt. In diesem System wurde der RMS des Spiegels auf 0,586 nm und 0,462 nm unterdrückt und der periodische Fehler und der regelmäßige Streifenfehler wurden vollständig eliminiert. Schließlich wurde mit diesem Belichtungssystem erfolgreich ein Beugungsgitter aus einem mehrschichtigen dielektrischen Film (MLD) mit einer Größe von 200 mm × 150 mm hergestellt, mit einer durchschnittlichen Beugungseffizienz von 98,1 % auf dem -1-Niveau und einer besseren Beugungswellenfront-PV als 0,3 Wellenlängen.
Diese Forschung zur Herstellung von Beugungsgittern mit großer Apertur bietet einen neuen Weg für die anschließende Entwicklung eines 100-Pat-Watt-Hochleistungslasergeräts, das für das Impulskompressionsgitter auf Meterebene erforderlich ist, um die technische Grundlage zu legen.
Abbildung 2 Beugungswellenfront und Effizienzverteilung eines 200 mm × 150 mm großen MLD-Gitters: (a) Beugungswellenfront der Ebene -1. (b) Beugungswellenfront auf 0--Niveau. (c) +1--Niveau-Beugungswellenfront. (d) Beugungseffizienz des MLD-Gitters bei 1740 l/mm, mit gleichmäßiger Beugungseffizienz innerhalb der effektiven Apertur bei 1053 nm (Ave=98,1 %, σ=0,3 %, Max {{ 12}},6 %). (e) Ein physikalisches Bild des MLD-Gitters unter Verwendung der Reflexionsbelichtungsmethode.
