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超寬帶互補啁啾反射鏡對在超快激光系統中的應用

更新時間:2025-12-12

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   超寬帶互補啁啾反射鏡對是超快激光系統的核心色散補償元件,通過特殊的啁啾膜層結構實現寬帶色散管理,在啁啾脈沖放大器、激光振蕩器和光通信系統中發揮著關鍵作用。
  一、工作原理與核心技術
  通過改變反射鏡的折射率分布,利用光的干涉效應補償色散。其表面由特殊介質膜構成,這些介質膜的折射率按照"啁啾"結構排列,不同頻率的光進入反射鏡結構的深度不同,從而被不同程度地延遲或加速,最終在反射光中引入與光纖色散相反的效應。
  核心技術特點:
  1、寬帶鍍膜設計:涵蓋650-1350nm波長范圍,覆蓋Ti:sapphire和Yb摻雜光纖等常用超快波長,可提供-60fs?的負群延遲色散(GDD),平均反射率>99%(p偏振)
  2、互補結構:相互匹配的反射鏡對執行不同相位的GDD振蕩,實現接近恒定的GDD性能,震蕩極小
  3、高表面質量:表面質量達到10-5級別,有效孔徑為80%,后表面為商業拋光
  二、在超快激光系統中的應用場景
  1、啁啾脈沖放大器系統(CPA)
  在啁啾脈沖放大器中,超寬帶互補啁啾反射鏡對用于脈沖壓縮階段。當飛秒脈沖經過增益介質后會產生色散展寬,通過反射鏡對的多次反射,可精確補償正色散,將脈沖壓縮至短至3fs的極限脈寬。相比傳統的光柵對和棱鏡對,啁啾反射鏡對具有結構緊湊、插入損耗低、對光路不敏感等優勢,特別適合高重復頻率飛秒激光系統。
  2、超寬帶激光振蕩器
  在鈦寶石激光器等超寬帶激光振蕩器中,諧振腔內的色散管理至關重要。超寬帶互補啁啾反射鏡對通過3°入射角實現多次反射,有效補償腔內光學元件引入的色散,支持亞10fs超短脈沖的穩定鎖模。上海光機所研制的啁啾鏡對在700-1020nm波段內GDD為-70±30fs?,反射率R>99.7%,成功實現了10fs量級脈沖的穩定輸出。
  3、光通信系統
  在光纖通信系統中,色散效應會導致信號展寬和碼間干擾。超寬帶互補啁啾反射鏡對可補償光纖傳輸過程中的色散,提高光信號的傳輸質量和穩定性。通過精確控制群延遲色散,能夠顯著提升通信系統的傳輸距離和帶寬容量。
  三、與傳統色散補償器件的對比:
  - vs棱鏡對:啁啾鏡對體積更小、結構更緊湊,無空間啁啾問題,插入損耗更低;
  - vs光柵對:啁啾鏡對色散補償量更高,無高階衍射影響,更適合寬帶應用;
  - vsGTI鏡:啁啾鏡對帶寬更寬,色散曲線更平滑,適用于超寬帶系統;
  四、選型與配置建議
  1、選型要點:
  - 波長匹配:根據激光系統工作波長選擇對應范圍(650-1350nm或定制);
  - GDD需求:計算系統所需色散補償量,選擇合適GDD值的反射鏡對;
  - 功率等級:高功率應用需選擇高損傷閾值產品;
  - 入射角:3°入射角適用于多次反射配置,5°或10°適用于特定應用場景;
  2、配置建議:
  - 使用無邊緣膠粘調整架(如POLARIS-K1C4)安裝,最大限度增加反射次數;
  - 確保入射角與設計值匹配,保持鏡面清潔避免劃傷;
  - 在危險區域選擇隔爆型或本安型產品,確保防爆安全;
  超寬帶互補啁啾反射鏡對通過其優異的色散補償性能和緊湊結構,已成為超快激光技術的核心元件,在科學研究、工業加工、光通信等領域展現出廣闊的應用前景。

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