Нещодавно Відділ технології високопотужних лазерних компонентів та інженерії Шанхайського інституту оптики та точного машинобудування Академії наук Китаю (SIPM, CAS) досяг нового прогресу в дослідженні системи індексів оптичних компонентів імпульсної компресійної решітки. двопроменева статична інтерферометрична голографічна система експозиції та процес керування однорідністю світлового поля експозиції. Вперше дослідження створили систему кількісної оцінки однорідності оптичного поля експозиції відбиття та успішно реалізували перевірку застосування в системі експозиції відбиття малого діаметра. Результати дослідження узагальнено в наступному розділі: «Технічні характеристики та контроль просторово-частотних похибок компонентів при двопроменевому лазерному статичному голографічному впливі для тканини решітки імпульсного стиснення». Відповідні результати дослідження були опубліковані в High Power Laser Science and Engineering під назвою «Технічні характеристики та контроль помилок просторової частоти компонентів у двопроменевому лазерному статичному голографічному опроміненні для виготовлення решітки стиснення імпульсу».
Поява та швидкий розвиток лазерів надвисокої інтенсивності та ультракоротких імпульсів забезпечили безпрецедентні екстремальні фізичні умови та нові експериментальні засоби для людей, а також стали останнім рубежем міжнародної лазерної науки та технології та центром конкуренції. Решітка стиснення імпульсу є основним компонентом лазерного пристрою надвисокої інтенсивності та ультракороткого лазера, а апертура решітки визначає верхню межу вихідної потужності лазера. Вітчизняні та зарубіжні розробки скануючого експонування тонким променем, експонування поля статичної інтерференції, сплайсингу експозиції та механічного скрайбінгу та інших методів не мають можливостей підготовки двонаправленої решітки вимірювального масштабу.
Шанхайський інститут оптичного машинобудування (SIOM) запропонував інноваційну схему виготовлення решіток імпульсного стиснення метрового масштабу з використанням великокаліберної позаосьової системи відбивного впливу. Основою програми є використання високоточних позаосьових параболічних дзеркал для формування двох паралельних пучків світла для побудови широкого діапазону рівномірного світлового поля експозиції, а однорідність світлового поля в основному визначається позаосьовим параболічним дзеркалом. поверхнева помилка, особливо високочастотна помилка. Через відсутність системи кількісної оцінки виробничих помилок однорідності світлового поля та пов’язаного з ним процесу високої точності обробки з послідовною конвергенцією помилок у всьому частотному діапазоні досі немає успішного прецеденту.
Ґрунтуючись на теорії дифракції вільного світлового поля, команда створила модель відображення між похибкою смуги частот на поверхні позаосьових параболічних дзеркал із відображенням і однорідністю світлового поля експозиції, створила систему кількісних індексів для частоти смуги похибки форми дзеркальної поверхні, а потім запропонував інноваційну технологію обробки для одностайного зближення повночастотної смуги похибки дзеркала експозиції. Відповідно до системи оцінки індексів, визначеної моделлю, середньо- та високочастотні похибки експозиційних дзеркал повинні бути кращими за 0.65 нм та 0.5 нм відповідно, і, отже, позаосьова рефлективна експозиційна система Φ300 мм була виготовлена шляхом застосування вищезгаданої технології обробки. У цій системі RMS дзеркала було пригнічено до 0.586 нм та 0,462 нм, а періодична помилка та регулярна смугаста помилка були повністю усунені. Нарешті, за допомогою цієї системи експонування було успішно виготовлено дифракційну решітку з багатошарової діелектричної плівки (MLD) розміром 200 мм × 150 мм із середньою дифракційною ефективністю 98,1% на рівні -1 та кращим PV хвильового фронту дифракції. ніж 0,3 довжини хвилі.
Це дослідження для виготовлення дифракційної решітки з великою апертурою відкриває новий шлях для подальшої розробки високопотужного лазерного пристрою потужністю 100 Пат-Вт, необхідного для імпульсної компресійної решітки метрового масштабу, яка заклала технічну основу.
Пов’язана робота була підтримана Програмою ключових науково-технічних розробок Міністерства науки і технологій, Молодіжним фондом Національного природничо-наукового фонду Китаю, Шанхайською муніципальною науково-технічною комісією з вітрильної програми молодих наукових і технологічних талантів і Шанхайською муніципальною програмою Спеціальні фонди для розвитку стратегічних галузей промисловості, що розвиваються, серед інших фондів.
Рис. 1 Результати повночастотної похибки позаосьового параболічного дзеркала Φ300 мм: (а) Низькочастотна похибка форми обличчя позаосьового дзеркала, виміряна за допомогою 4--дюймового інтерферометра Zygo. (b) Зображення похибки середньої частоти та розподілу світлового поля, отримані після фільтрації відповідно до моделі; (c) Високочастотна помилка, отримана за допомогою профілювача білого світла Zygo з 20-кратною лінзою та фотографією решітки, виміряною мікроскопом. (d) 1D крива спектральної густини потужності.
Рис. 2 Дифракційний хвильовий фронт і розподіл ефективності 200 мм × 150 мм решітки MLD: (a) -1 рівень дифракційного хвильового фронту. (b) хвильовий фронт 0-рівня дифракції. (c) хвильовий фронт +1-рівня дифракції. (d) Дифракційна ефективність решітки MLD при 1740 л/мм з рівномірною дифракційною ефективністю в межах ефективної апертури при 1053 нм (Ave=98.1%, σ=0.3%, Max {{ 12}},6%). (e) Фізичне зображення решітки MLD з використанням методу відбиття.
