一種高效率金屬介電反射光柵的設(shè)計(jì)方法，金屬介電光柵的結(jié)構(gòu)為熔融石英基底上依次鍍上鉻膜、金膜和熔融石英膜，在熔融石英膜層上刻蝕矩形槽光柵。將金屬介電反射光柵分為頂部透射光柵和由連接層、金屬層、基底組成的高反射率的反射鏡兩個(gè)部分。使用簡(jiǎn)化模式方法給出計(jì)算頂部光柵深度，計(jì)算寬帶高效率所需的占空比。根據(jù)干涉原理選擇連接層的厚度，以實(shí)現(xiàn)反射鏡的最大反射率。該方法具有物理圖像清晰，簡(jiǎn)單適用的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于-1級(jí)高效率的金屬介電反射光柵及多層介電膜反射光柵的設(shè)計(jì)均具有指導(dǎo)作用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及反射式光柵，特別是一種工作在利特羅角-1級(jí)的。
技術(shù)介紹
在啁啾脈沖放大技術(shù)中，需要具有寬光譜、高效率、高激光破壞閾值的反射式光柵。金屬光柵、多層膜介電光柵、金屬介電光柵等反射式光柵均可以實(shí)現(xiàn)很高的衍射效率。 然而，金屬光柵雖然能夠在較寬的光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，但是金屬固有的吸收特性，使得其激光破壞閾值相對(duì)較低，因此不適合應(yīng)用于高能激光系統(tǒng)中。從結(jié)構(gòu)上看，多層介電膜光柵和金屬介電光柵都是在頂部介質(zhì)層刻蝕光柵槽，由刻蝕的光柵槽實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的衍射， 底部的多層介電膜或金屬膜實(shí)現(xiàn)對(duì)透過(guò)頂部光柵層的光的反射。Hongbo Wei等人分析了全介電反射光柵的物理機(jī)制，發(fā)現(xiàn)-ι級(jí)高效率條件是頂部透射光柵的兩個(gè)衍射級(jí)次振幅相等并且位相相差90度，給出了相應(yīng)的物理解釋參見(jiàn)在先技術(shù)1 =Hongbo Wei et al., Appl. Opt. 42,6255-6260(2003)。因此，反射的設(shè)計(jì)可以分成頂部透射光柵的設(shè)計(jì)和和底部高反鏡的設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。-1級(jí)高效率光柵通常需要較高密度的光柵密度。對(duì)于高密度光柵的衍射不能由簡(jiǎn)單的標(biāo)量光柵理論來(lái)計(jì)算，而必須采用矢量形式的麥克斯韋方程并結(jié)合邊界條件，通過(guò)編碼的計(jì)算機(jī)程序精確地計(jì)算出結(jié)果。通常采用的嚴(yán)格耦合波分析或者模式方法來(lái)計(jì)算高密度光柵的衍射問(wèn)題。在設(shè)計(jì)-1級(jí)高效率反射光柵時(shí)，由于涉及到光柵周期、深度、占空比等多個(gè)參數(shù)，需要結(jié)合模擬退火、遺傳算法等來(lái)優(yōu)化光柵的參數(shù)。這些數(shù)值計(jì)算方法雖然可以實(shí)現(xiàn)很高的精度，但是掩蓋了光柵衍射現(xiàn)象中的物理圖像，而且需要消耗大量的時(shí)間。 對(duì)于透射光柵的設(shè)計(jì)而言，除了嚴(yán)格的數(shù)值方法外，還有簡(jiǎn)化模式方法參見(jiàn)在先技術(shù)2: T. Clausnitzer et al. , Opt. Express. 13,10448-10456(2005)；在先技術(shù)3 :Jijun Feng et al.，Opt. Commun. 281,5698-5301 (2008)。然而對(duì)于反射光柵的設(shè)計(jì)，尚未見(jiàn)到有簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)方法。因此，尋找一種簡(jiǎn)化的方法設(shè)計(jì)-1級(jí)高效率反射光柵具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種高效率金屬介電反射式光柵的設(shè)計(jì)方法。該方法將金屬介電反射光柵分為透射光柵和由連接層、金屬層組成的高反射率的反射鏡兩部分，利用簡(jiǎn)化模式方法選擇光柵的深度和占空比，根據(jù)高反射率的條件選擇連接層的厚度。該方法具有物理概念清晰，簡(jiǎn)單適用的優(yōu)點(diǎn)。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下一種高效率的金屬介電反射光柵的設(shè)計(jì)方法，該金屬介電反射光柵的結(jié)構(gòu)包括在基底上依次鍍上鉻膜層、金膜層和熔融石英膜層，在所述的熔融石英膜層上刻蝕矩形槽光柵，其中未被刻蝕的熔融石英層為連接層，特征在于該方法包括下列步驟①該方法將反射式光柵分為頂部具有的熔融石英透射光柵和由連接層、金膜層、鉻膜層、基底組成的高反射率的反射鏡兩個(gè)部分，采用簡(jiǎn)化模式方法利用下列公式計(jì)算所述的透射光柵的深度權(quán)利要求1. 一種高效率的金屬介電反射光柵的設(shè)計(jì)方法，該金屬介電反射光柵的結(jié)構(gòu)包括在基底(4)上依次鍍上鉻膜層(3)、金膜層( 和熔融石英膜層(1)，在所述的熔融石英膜層 (1)上刻蝕矩形槽光柵，其中未被刻蝕的熔融石英層為連接層，特征在于該方法包括下列步驟①該方法將反射式光柵分為頂部具有的熔融石英透射光柵和由連接層、金膜層(2)、鉻膜層(3)、基底(4)組成的高反射率的反射鏡兩個(gè)部分，采用簡(jiǎn)化模式方法利用下列公式計(jì)算所述的透射光柵的深度、2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的效率的金屬介電反射光柵的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述的寬帶高效率反射光柵的占空比f(wàn)由模式方法給出的0模和1模有效折射率差nQeff-nleff隨光柵占空比和入射波長(zhǎng)變化的等高線圖所確定。全文摘要一種，金屬介電光柵的結(jié)構(gòu)為熔融石英基底上依次鍍上鉻膜、金膜和熔融石英膜，在熔融石英膜層上刻蝕矩形槽光柵。將金屬介電反射光柵分為頂部透射光柵和由連接層、金屬層、基底組成的高反射率的反射鏡兩個(gè)部分。使用簡(jiǎn)化模式方法給出計(jì)算頂部光柵深度，計(jì)算寬帶高效率所需的占空比。根據(jù)干涉原理選擇連接層的厚度，以實(shí)現(xiàn)反射鏡的最大反射率。該方法具有物理圖像清晰，簡(jiǎn)單適用的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于-1級(jí)高效率的金屬介電反射光柵及多層介電膜反射光柵的設(shè)計(jì)均具有指導(dǎo)作用。文檔編號(hào)G02B5/18GK102495442SQ20111035643公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日專(zhuān)利技術(shù)者周常河, 胡安鐸 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周常河，胡安鐸，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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