與壓縮器組合的用于采樣大尺寸高能的激光束的設備制造技術

本發明專利技術涉及對高能和大尺寸脈沖激光束進行采樣的領域，該激光束的能量一般大于1J，直徑一般大于1cm。本發明專利技術描述了用于對大直徑高能脈沖激光束進行采樣的設備，該設備旨在與壓縮器(3)組合，其中，所述設備包括在壓縮器的上游的：?采樣設備，其設置有采樣屈光器(44)，所述采樣屈光器能夠透射T％的脈沖激光束，T大于90，所述采樣屈光器還能夠反射(1?T)％的脈沖激光束，被反射的光束稱為被采樣光束，?無焦系統(42)，其能夠減小被采樣光束的尺寸，?對于具有確定的有用開口的壓縮器，用于將已減小的被采樣光束再注入到該有用開口中的設備(45)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術的領域在于對高能(一般大于1J)并且大尺寸(即，直徑一般大于1cm)的脈沖激光束的采樣。所涉及的脈沖激光的持續時間一般小于1ps，甚至在fs的量級。
技術介紹
為進行代表激光束的分析，要對該光束進行采樣(即，光束被采樣)。應當注意，高能大尺寸脈沖激光束是通過CPA器件獲得的，CPA是“ChirpedPulseAmplifier”(“啁啾脈沖放大器”)的縮寫，其如圖1所示，其包括在輸入處的展寬器1，展寬器能夠根據波長而將低能激光脈沖展寬，其連接至放大器2，該放大器能夠將已展寬的脈沖放大為高能展寬脈沖，其連接至真空壓縮器3，該真空壓縮器能夠對已展寬且已放大的脈沖進行壓縮。在壓縮器的輸出處，得到了高能大尺寸的以大于4TW的能量在真空中傳輸的激光脈沖。對于TW級的激光，甚至是多個PW級的激光，在壓縮器輸出處的激光脈沖的直徑是厘米級、甚至米級的。為了對這樣的高能系統進行空間-時間表征，需要僅采樣光束的非常小的一部分以便不破壞分析設備，還需要在維持其屬性的同時縮小其尺寸以使其適應該分析設備的尺寸。已知的方式是，使用下列各項來對這樣的光束采樣：-所謂“泄漏”鏡32，如圖2所示，其布置在壓縮器的真空罩31中，但是在壓縮元件的輸出處且在輸出窗口33的上游，該鏡的透射率小于2％，僅取得已壓縮的主光束中的少量樣本，-減小無焦件42，其校正像差，位于壓縮器的輸出窗口的下游，以及<br>-用于測量已減小的被采樣光束的設備43。應當注意，上游下游方向指的是激光束傳播的上游下游方向。然而，這樣的采樣設備呈現出很多缺陷：-被采樣光束在得到測量之前穿過了泄漏鏡32。對于脈沖持續時間極短的測量的情況，需要確保構成該脈沖的每個波長所行進的光程(即，光譜相位)在主光束和被采樣光束上相同。同樣必要的是，如實地保持能量的光譜分布(即，光譜強度)。因此必要的是，補償該自身被反射，而沒有穿過鏡32的材料的經壓縮的主光束行進的光程。然而，考慮到壓縮器輸出處的主光束的能量，這樣的補償器是難以制造的。實際上，這樣的光束會破壞任何待穿過的材料。-此外，被采樣光束由于泄漏鏡而變形，這在主光束上也是難以補償的。-此外，非常小的透射率(即，<2％)要求在鏡的整個光瞳上和鏡的整個光譜帶上的采樣具有非常好的均勻性。對于泄漏鏡制造商而言，獲得變化小于0.2％的小于2％的透射率是非常難以實現的。因此，目前為止，仍然存在著對于能夠對高能大尺寸光束進行采樣而不變換其空間-時間屬性的系統的需求。
技術實現思路
更具體而言，本專利技術的主題為一種用于對高能大直徑脈沖激光束進行采樣的設備，該設備旨在與壓縮器組合。其主要特性為，其包括在壓縮器的上游的：-采樣設備，其設置有采樣屈光器，所述采樣屈光器能夠透射T％的脈沖激光束，T大于90，所述采樣屈光器還能夠反射(1-T)％的脈沖激光束，被反射的光束稱為被采樣光束，-無焦件，其能夠減小被采樣光束的尺寸，-對于具有確定的有用孔隙的壓縮器，用于將已減小的被采樣光束再注入到壓縮器的有用孔隙中的設備。在該配置中，泄漏鏡的使用已被替換為在屈光器上的反射。該方案因此能夠獲得在寬光瞳上的、并且代表待分析的光束的均勻的被采樣光束。實際上，被采樣光束不經歷與采樣中的任何非均勻性相聯系的任何變形，被采樣光束僅取決于采樣的光學指數n，其在待分析的光束的光瞳中的任何位置上都是一致的。然后可以使用被采樣光束來探測寬孔隙壓縮器，還可以使用應用到被采樣的信號的小孔隙補償器(其可以易于表征)。根據該配置，被采樣光束穿過比原始光束更少的材料，這與前述具有泄漏鏡的情況相反。然后可以通過能夠易于表征的補償器來補償穿過材料對被采樣的信號的光程。根據本專利技術的一個特征，該采樣設備包括在被采樣光束的路徑上的光程補償器，其能夠增加該被采樣光束的光程。本專利技術的另一個主題為一種用于分析來自壓縮器的高能大直徑脈沖激光束的設備，其包括：上述的旨在與所述壓縮器組合的采樣設備、以及用于測量被采樣且被壓縮的光束的設備。本專利技術還涉及一種用于通過脈沖壓縮來進行激光放大的裝置，其包括展寬器、放大器、壓縮器，其能夠在壓縮器的輸出處產生高能大直徑脈沖激光束，其中，所述裝置包括前述的分析設備。附圖說明閱讀隨后由非限制性示例的方式給出的具體實施方式并且參考所附附圖，本專利技術的其它特征和優點將變得顯然，在附圖中：圖1，如上所述，示意性地表示根據現有技術的放大鏈，圖2，如上所述，示意性地表示根據現有技術的與采樣設備組合的壓縮器，圖3示意性地表示根據本專利技術的與采樣設備組合的壓縮器的示例，圖4示意性地示出根據本專利技術的與采樣設備組合的壓縮器的有用孔隙中的被采樣光束以及主光束的特征的示例，圖5示出泄漏鏡的透射系數與二氧化硅玻璃屈光鏡的反射系數的比較(圖5a)，以及在這兩種情況下獲得的高斯光譜的光譜強度(圖5b)，圖6示出在脈沖不再以相同的波長為中心的情況下，在穿過泄漏鏡之后以及在被屈光鏡反射之后的高斯光譜的光譜強度的差異，圖7示出時間高斯脈沖在以45°的角度穿過厚度為e(40mm)的材料之前和之后的時間強度的差異。在所有附圖中，相同的附圖標記標識相同的元件。具體實施方式為進行對于在壓縮器的輸出處獲得的高能大尺寸激光脈沖的代表性分析，需要確保主光束和被采樣光束在其各自的路徑上經歷相同的空間-時間變化。首先，具有泄漏鏡的采樣設備帶來的問題詳述如下：-泄漏鏡的透射率或其厚度必須很小，以避免在激光在鏡中傳輸期間的SPM(自相位調制)類型的非線性效應。應當注意，非線性效應尤其取決于脈沖的尖峰輸入功率以及所穿過的材料厚度。為了將非線性效應保持在合理的范圍內，例如保持透射的脈沖的積分B小于1，泄漏鏡的透射率因此必須大約0.1％，這帶來了下一個問題。-作為示例，取一個高反射率或HR鏡，其在波長λ1下的反射率為99.9％，在波長λ2下的反射率為99.8％。被反射的脈沖的變形，也即這兩個波長之間的變形，為((99.9-99.8)/(99.9))＝0.001。因此，被反射的脈沖的變形非常小。對于透射的脈沖，波長λ1透射0.2％，而波長λ2透射0.1％。對于透射的脈沖，這兩個波長之間的變形為((0.2-0.1)/(0.2))＝50％。因此，該情況下的變形非常大。透射的光束(＝被采樣光束)的光譜輪廓因此與被反射本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于對高能大直徑脈沖激光束進行采樣的設備，該設備旨在與壓縮器(3)組合，其特征在于，所述設備包括在壓縮器(3)的上游的：?采樣設備，其設置有采樣屈光器(44)，所述采樣屈光器能夠透射T％的脈沖激光束，T大于90，所述采樣屈光器還能夠反射(1?T)％的脈沖激光束，被反射的光束稱為被采樣光束，?無焦件(42)，其能夠減小被采樣光束的尺寸，?對于具有確定的有用孔隙的壓縮器，用于將已減小的被采樣光束再注入到該有用孔隙中的設備(45)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.04 FR 13028201.一種用于對高能大直徑脈沖激光束進行采樣的設備，該設備旨
在與壓縮器(3)組合，其特征在于，所述設備包括在壓縮器(3)的
上游的：
-采樣設備，其設置有采樣屈光器(44)，所述采樣屈光器能夠透
射T％的脈沖激光束，T大于90，所述采樣屈光器還能夠反射(1-T)％
的脈沖激光束，被反射的光束稱為被采樣光束，
-無焦件(42)，其能夠減小被采樣光束的尺寸，
-對于具有確定的有用孔隙的壓縮器，用于將已減小的被采樣光束
再注入到該有用孔隙中的設備(45)。
2.根據前一項權利要求所述的采樣設備，其特征在于，其包括在
被采樣光束的路徑上的光程補償器(47)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·洛，P·茹格拉，F·呂羅，
申請(專利權)人：泰勒斯公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR