本實(shí)用新型涉及一種基于折射率調(diào)控薄膜的偏振無(wú)關(guān)反射式介質(zhì)光柵，屬于光學(xué)領(lǐng)域，所述光柵包括襯底1和光柵層4，并且襯底1上依次鍍制有反射膜2、氧化物介質(zhì)膜連接層3，并在光柵層刻蝕光柵槽結(jié)構(gòu)；所述反射膜2為折射率調(diào)控多層介質(zhì)薄膜，該折射率調(diào)控多層介質(zhì)薄膜2包括高折射率材料薄膜2?1和低折射率材料薄膜2?2。本實(shí)用新型提供的基于折射率調(diào)控薄膜的偏振無(wú)關(guān)反射介質(zhì)光柵的中心波長(zhǎng)為1064納米，在入射角度為?1級(jí)利特羅角，在1050～1080納米范圍可以同時(shí)使TE、TM偏振方向上的?1級(jí)衍射效率高于99％，波段內(nèi)最高衍射效率高于99.5％，可以實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)入射光的高效率衍射。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種基于折射率調(diào)控薄膜、中心波長(zhǎng)在近紅外波段的高刻線密度偏振無(wú)關(guān)反射式光柵。

背景技術(shù)

目前高功率激光系統(tǒng)中，單路激光的輸出功率會(huì)受到非線性效應(yīng)、熱損傷等因素的限制，很難實(shí)現(xiàn)高功率激光輸出。利用光譜合成組束技術(shù)能夠有效提升單位面積內(nèi)的功率密度，是提升激光系統(tǒng)輸出功率的有效技術(shù)途徑之一。其中實(shí)現(xiàn)高效率光譜合成的常用技術(shù)路徑是利用反射式介質(zhì)光柵的色散特性實(shí)現(xiàn)對(duì)一定入射條件下不同波長(zhǎng)子光束的共孔徑合成。但是對(duì)于該類方法，待合束的單路激光器所發(fā)出的光為非偏振光，既包含TE偏振成分又包含TM偏振成分，因此要實(shí)現(xiàn)高效率的光譜合成，反射式介質(zhì)光柵需要對(duì)這兩種偏振成分都實(shí)現(xiàn)較高的衍射效率。另外，在啁啾脈沖放大技術(shù)中，同樣需要具有寬光譜高衍射效率的反射光柵，光柵針對(duì)TE偏振成分和TM偏振成分也都需要實(shí)現(xiàn)高的衍射效率。

對(duì)于應(yīng)用于光譜合成和啁啾脈沖放大的反射介質(zhì)膜光柵，一般需要具有比較高的刻線密度，這種條件下反射介質(zhì)膜光柵周期為亞波長(zhǎng)量級(jí)，使光柵衍射特性表現(xiàn)出了很強(qiáng)的偏振相關(guān)性，在一定帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高衍射效率的偏振無(wú)關(guān)光柵的設(shè)計(jì)具有較大難度。而且，亞波長(zhǎng)周期光柵的衍射特性無(wú)法用標(biāo)量光柵衍射方程來(lái)計(jì)算。利用嚴(yán)格耦合波分析方法，可以對(duì)亞波長(zhǎng)周期光柵的衍射特性進(jìn)行精確計(jì)算，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法，可以對(duì)光柵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種針對(duì)1064nm中心波長(zhǎng)的全介質(zhì)偏振無(wú)關(guān)反射式光柵。該光柵刻線密度為1300線/mm，該光柵針對(duì)TE和TM兩種偏振模式的入射光在利特羅角入射條件下的-1級(jí)衍射效率在1050-1080nm帶寬范圍內(nèi)高于99％。本實(shí)用新型所提出的偏振無(wú)關(guān)光柵結(jié)構(gòu)具有高刻線密度、高衍射效率的特點(diǎn)，在光譜合成和啁啾脈沖放大領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：

一種基于折射率調(diào)控薄膜的偏振無(wú)關(guān)反射式介質(zhì)光柵，其特征在于，所述光柵包括襯底1和光柵層4，并且襯底1上依次鍍制有反射膜2、氧化物介質(zhì)膜連接層3，并在光柵層刻蝕光柵槽結(jié)構(gòu)；所述反射膜2為折射率調(diào)控多層介質(zhì)薄膜，該反射膜2包括高折射率材料薄膜2-1和低折射率材料薄膜2-2；

所述低折射率材料薄膜2-2的低折射率鍍膜材料為SiO₂,所述高折射率材料薄膜2-1的高折射率材料為Ta₂O₅或HfO₂，所述氧化物介質(zhì)膜連接層3的材料為 SiO₂。

所述襯底1為熔石英襯底，所述光柵層4為折射率調(diào)控多層介質(zhì)膜光柵層。

所述反射膜2及所述光柵層4由離子束濺射雙元拼接靶材的方法制備，材料體系為SiO₂:Ta₂O₅或SiO₂:HfO₂。

在膜層鍍制過(guò)程中,調(diào)節(jié)離子源和靶材之間的空間位置，實(shí)現(xiàn)膜層中高低折射率材料的混合比例控制。

進(jìn)一步的，所述反射膜2的折射率調(diào)控趨勢(shì)為隨光柵刻蝕深度遞增。

所述光柵層4的槽型結(jié)構(gòu)為矩形槽或梯形槽，光柵周期為1300線/mm，刻蝕深度小于1um，占空比范圍為0.3～0.7。