CN101140332B - 用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种啁啾脉冲放大光谱整形介质膜结构反射镜。该反射镜包括透明基板，高反射膜系，微浮雕结构，外层保护层；高反射膜系由多层介质膜交替构成，其高折射率膜层与低折射率膜层均与微浮雕结构紧密搭界；微浮雕结构可为多种性状，或微镜高透膜系结构，或空气介质结构，或玻璃浮雕结构，或其他透明介质如半导体结构。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直入射到该反射镜上，光通过高反射膜系，微浮雕结构，剩余光全部透过透明基板到反射镜背后；反射光强分布则调制到所需光谱分布结构。本发明反射镜可插入到放大器链路的任何地方，其整形光谱色散分辨本领可达一埃，幅度调制在保证相位不变的条件下超过60％，可用于拍瓦(PW)装置上。

Description

用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜

技术领域

本发明涉及一种介质膜反射镜，特别涉及一种用于高功率激光啁啾脉冲放大进行调制光谱整形的多层介质膜结构的新型反射镜。

背景技术

在ICF惯性约束核聚变研究中，其物理实验对高功率激光输出的脉冲参数要求非常苛刻，而且在神光II千焦拍瓦高功率放大系统设计中，人们所关心的问题是调制相应的脉冲时空特性和光谱特性，其中对啁啾脉冲进行调制光谱整形，目的主要是尽量消除啁啾脉冲放大中增益窄化效益和增益饱和效应的影响。如文献：

张彬，吕百达，“多级和多程脉冲激光放大器的逆问题”，《中国激光》，1997，24(6)，495-500；王韬，范滇元，“高功率激光放大器脉冲的整形设计”，《强激光与粒子数》，1999，11(2)，139-142；黄小军，魏晓峰，彭翰生等，“百太瓦级超短脉冲激光装置研制”，2004，四川光电子学会议。

同样由上述文献可知国际通用方法主要存在以下缺点：1、在再生放大器中加入可调谐空气隙标准具来调整光谱，但这种调整较复杂，而且在神光II千焦拍瓦高功率放大系统中用光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)替代了再生放大器，因而不适用。2、使信号光源中心波长蓝移，相对于增益介质中心波长蓝移，并且使长波长方向有较长的脉冲沿，直接调整光谱。但是这种方法对超过太瓦级的系统不实用。3、长波长注入法，使增益窄化效益来补偿饱和效应的影响，但这种方法又影响到系统的稳定性。4、采用可编程声光色散滤波器(AOPDF)，虽然能提供较大的增益补偿能力和较大的色散补偿范围。如中国工程物理研究院在国内首次引进并成功用于星光百太瓦装置。如文献：[黄小军，魏晓峰，彭翰生等，“百太瓦级超短脉冲激光装置研制”，2004，四川光电子学会议。]。但是AOPDF的色分辨率仅能用于钛宝石这样的宽带啁啾脉冲系统，对于钕玻璃系统不适用。对钕玻璃等系统红外或近红外波长的作用效率较高的，目前较成熟的，就只有多层介质薄膜。同时应用多层介质薄膜具有独特的优点：如加工工艺相对成熟，有较高反射调制度和有较高的能量损伤阈值。同时注意到在大能量高功率条件下，透射介质或投射式选择薄膜调制均不适用，如朱鹏飞，杨镜新，薛绍林，李美荣，林尊琪，“超短脉冲的光谱整形”，《中国激光》，30，12，2003，1075：1078文献所述。因此，设计一种高功率啁啾脉冲放大光谱整形用的多层介质膜结构的新型反射镜，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于高功率激光啁啾脉冲放大进行调制光谱整形的多层介质膜结构的新型反射镜。该反射镜可以插入到放大器链路的任何地方，其整形光谱色散分辨本领可以达一埃，幅度调制在保证相位不变的条件下超过60％，可用于拍瓦(PW)装置上；特别是能够克服国际通用方法要么是对超过太瓦的系统不实用、要么是对于钕玻璃系统等窄带系统不适用的调制反射光强结构的反射镜；本发明反射镜不仅可用于惯性约束聚变(ICF)激光驱动器追求研制高功率固体激光器的光谱整形；而且还可以用于一般的窄带光谱整形；光谱调制；以及反射光强结构调制。本发明提供的多层介质膜结构反射镜实际上亦是一种微镜调制器。

为实现本发明的目的，本发明采用由以下措施构成的技术方案来完成：

本发明用于高功率激光啁啾脉冲放大进行调制光谱整形的多层介质膜结构反射镜，包括透明基板，设置在透明基板上的高反射膜系，微浮雕结构，外层保护层；高反射膜系为由高折射率膜层与低折射率膜层相互交替组成的多层介质膜系，高反射膜系的高折射率膜层与低折射率膜层均与微浮雕结构紧密搭界。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的高折射率膜层与低折射率膜层的厚度均为λ₀/4，或λ₀/4奇数倍厚度，或折射率渐变膜层厚度。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的微浮雕结构可以是三角形，或多边形，或棱角形，或方形，或圆形等任意形状构成的多种形态结构的衍射元件。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的微浮雕结构材质可以是微镜高透射膜系介质，或空气介质，或玻璃微浮雕介质，或其它透明介质如半导体介质。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的微浮雕结构的微镜高透射膜系，可以有多种结构，其标准的多层介质膜按低折射率膜层与高折射率膜层的顺序周期交替组成。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述高反射膜系可以有多种结构，其标准的多层介质膜按高折射率膜层与低折射率膜层的顺序周期交替组成。

本发明上述方案中，所述用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，透明基板是对工作带宽的波长透明物质的膜层为依托基底，通常要求光学平整度且折射率尽量接近空气，最常用的是K9光学玻璃或石英材料，也可由其他材料替代，如对红外、近红外透明的半导体材料。

本发明上述方案中，所述的反射镜可以是微镜介质膜结构反射镜的结构反射镜。

本发明为保证微结构调制后反射光反射相位一致的问题，因此，其高反射膜系的高折射率膜层与低折射率膜层均与微浮雕结构紧密搭界。

由于电介质反射膜可以做到超过300mm大口径，并可以工作在超过10J/cm²高功率条件下，因此，该微镜调制器可以插入到放大器链路的任何地方，其色分辨本领可以达一埃；幅度调制在保证相位不变的条件下超过60％。本发明不仅可以应用于ICF激光驱动器追求研制高功率固体激光器的谱调整，而且还可以用于一般的窄带光谱调制，以及反射光强调制。本发明还解决了纳米加工的困难。

本发明与现有技术相比具有如下有益的效果和优点：

1、本发明采用现代薄膜设计技术设计制作的多层介质膜结构反射镜，解决了长期悬而未决的国际通用方法要么是对超过太瓦的系统不实用、要么是对于钕玻璃系统等窄带系统不适用的问题。

2、本发明设计制作的多层介质膜结构反射镜，还解决了声光可编程色散滤波器AOPDF的色分辨率仅能用于钛宝石这样的宽带啁啾脉冲系统，对于钕玻璃系统不适用的问题。

3、本发明设计制作的多层介质膜结构反射镜，还进一步解决了千焦拍瓦高功率啁啾钕玻璃窄带脉冲放大链路光谱整形要求的谱调制介质膜结构设计问题。

4、本发明介质膜结构反射镜可采用现代常规的技术加工，通用性强，成本低廉，解决了国际通用方法中要么要求复杂的结构、要么要求比较昂贵的先进设备的问题。

5、本发明还解决了大口径反射光强的调制问题，由于电介质反射膜可以做到大口径，因此，本发明多层介质膜结构反射镜可以插入到放大器链路的任何地方，对不同口径的光束进行调制。

6、本发明还解决了工作在高功率条件下的调制问题，由于电介质反射膜可以工作在高功率条件下，因此，本发明多层介质膜结构反射镜可以插入到放大器链路的任何地方，对不同能量不同功率的光束进行调制。

7、本发明多层介质膜结构反射镜，不但解决了色分辨本领限制问题，使色分辨本领可以达一埃，

8、本发明多层介质膜结构反射镜，幅度调制在保证相位不变的条件下可超过60％。

9、本发明多层介质膜结构反射镜，不仅可以用于ICF激光驱动器追求研制高功率固体激光器的谱调整；而且还可以用于一般的窄带光谱调制；以及反射光强调制。

10、本发明多层介质膜结构反射镜，还可以用于以及一般反射光强结构调制。

11、本发明多层介质膜结构反射镜采用薄膜设计技术和微浮雕结构设计技术相结合，并紧密垂直搭界，解决了微镜调制结构设计中要求反射光相位一致的问题。

12、本发明多层介质膜结构反射镜采用薄膜设计技术和微浮雕结构设计技术相结合，并紧密水平搭界，解决了微镜调制结构设计中要求减少边缘衍射效应的影响。

13、本发明多层介质膜结构反射镜的设计解决了纳米加工的困难，通过合理设计浮雕可以降低对加工纳米精度的要求，使得本发明在通常工艺下精度下也可以实现。

14、本发明多层介质膜结构反射镜的设计、制作成分区域反射的微镜介质膜结构反射镜的结构反射镜，可用采用计算机辅助设计，设计制作出任意调制的光强结构，或光谱结构，使设计具有任意灵活性。

附图说明

图1本发明调制反射镜反射率特性示意图；

图2本发明反射镜透明基板上有外层保护层高透微浮雕结构示意图；

图3本发明反射镜透明基板上无外层保护层高透微浮雕结构示意图；

图4本发明反射镜透明基板上透明介质微浮雕结构示意图；

图5本发明反射镜透明基板上基底微浮雕结构示意图；

图6本发明反射镜透明基板下低反射率介质微浮雕结构示意图；

图7本发明反射镜透明基板下高反射率介质微浮雕结构示意图；

图8本发明反射镜透明基板下与高反射率介质搭界的空气介质微浮雕结构示意图；

图9本发明反射镜透明基板下与低反射率介质搭界的空气介质微浮雕结构示意图；

图10本发明反射镜透明基板下与高反射率介质搭界的三明治结构示意图；

图11本发明反射镜透明基板下与低反射率介质搭界的三明治结构示意图；

图12本发明反射镜垂直入射分区域反射的微镜介质膜结构反射镜示意图。

图中，1透明基板，2高反射膜系，3微浮雕结构，4外层保护层，5高折射率介质膜层，6低折射率介质膜层，7空气介质，8玻璃介质，9半导体介质，10导引膜层，11与介质膜结构的反射镜结构相同的子镜。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它仅用于说明本发明的一些具体的实施方式，而不应理解为对本发明保护范围的限定。

本发明用于高功率啁啾脉冲放大光谱整形的多层介质膜结构反射镜，包括透明基板1，设置在透明基板上的高反射膜系2，微浮雕结构3，外层保护层4；高反射膜系2为由高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的多层介质膜系；高反射膜系的高折射率介质膜层与低折射率介质膜层均与微浮雕结构紧密搭界，保证了微结构调制后反射光反射相位一致的问题；以及要求减少边缘衍射效应影响的问题。本发明所述的微浮雕结构材质可以是微镜高透射膜系介质，或空气介质7，或玻璃微浮雕介质8，或其它透明介质，如对红外、近红外透明的半导体介质9。

本发明的基本原理是：将需要调制的高功率激光啁啾脉冲平面波，垂直入射到所述反射镜上，通过高低折射率交替的介质多层膜，从膜系所有界面上反射的光束，当它们回到表面时具有相同的相位，从而产生相长干涉。对于这样一组介质膜系，在理论上可望得到接近100％的反射率。特性如图1所示。

假设n_H和n_L分别是高折射率层与低折射率层的折射率，并使介质膜系两边的最外层为高折射率膜层，其每层的厚度均为λ₀/4，则，在空气中垂直入射时，中心波长λ₀的反射率，也即是极大反射率R为：

$R={\left[\frac{1-{(n_H/n_L)}^{2s}(n_H^2/n_g)}{1+{(n_H/n_L)}^{2s}(n_H^2/n_g)}\right]}^2---\left(1\right)$

式中，n_g是透明基板1的折射率，s是膜堆中高折射率膜层与低折射率膜层周期的重复次数即周期数，2s+1是多层膜的层数，即奇数层膜系。当介质膜系反射率很高时，额外加镀两层将使膜系的透射率减小(n_L/n_H)²倍。通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。只要合理控制膜系的参数，其反射率可以通过设计膜系结构有效控制。幅度调制在保证相位不变的条件下可超过60％。剩余光全部透过透明基板透射到反射镜背后；反射光强分布则调制到所需光谱分布结构。

由于电介质反射膜目前的国内最好的技术可以做到超过300mm大口径，并可以工作在超过10J/cm²高功率条件下，因此，该反射镜即微镜调制器可以插入到放大器链路的任何地方，其色分辨本领可以达一埃；幅度调制在保证相位不变的条件下超过60％。如图1。本发明不仅可以应用于ICF激光驱动器追求研制高功率固体激光器的谱调整，而且还可以用于一般的窄带光谱调制，以及反射光强调制。本发明还解决了纳米加工的困难。

本发明的反射镜即可通过膜系的设计实现所述调制，同时可用常规的成熟与现实可行的加工工艺制作。下面将用实施例讨论在不同结构的反射镜。本发明反射镜可用多种方法获得，并使得反射光强强度按设计调制，而且使得反射相位不变。

实施例1：

在透明基板1上设置的外层保护层4，及高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2下，埋藏高透射膜系，通过预先镀制专门设计的增透膜系，如λ₀/4增透射标准膜系。再在增透膜系或膜堆上刻蚀抛光出微浮雕结构。利用掩膜技术，再镀高反射介质膜系2为标准λ₀/4高反射膜系，由于要求反射相位不变，从而要求镀层台阶垂直和水平均准确对齐。外层导引保护层的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层厚因为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。对引导膜层10也是λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性，如图2中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例2：

在透明基板1上也可以没有外层引导保护层4，直接预先镀制专门设计的增透膜系，增透膜系为λ₀/4增透射标准膜系，再在增透膜系或膜堆上刻蚀抛光出微浮雕结构。利用掩膜技术，再镀高反射介质膜系2为通常的标准λ₀/4高反射膜系，因为要求反射相位不变，从而要求镀层台阶垂直和水平均准确对齐。对引导膜层10是由低折射率介质膜层6构成的λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图3中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，同样能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例3：

在透明基板1上的有外层引导保护层4，及高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2下，埋藏透明介质微浮雕结构3。通过预先镀制专门设计透明介质，材质可以是高折射率介质5，或低折射率介质6，或玻璃介质8，或半导体介质9，或空气介质7，但由于气体的热系数问题一般不在膜层中用7。再在透明介质上刻蚀抛光出微浮雕结构3。利用掩膜技术，再镀高反射介质膜系2，例如通常的标准λ₀/4高反射膜系，因为要求反射相位不变，从而要求镀层台阶垂直和水平均准确对齐。外层导引保护层的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层厚因为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图4中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例4：

在透明基板1上的也可以没有外层引导保护层4，直接在基板上刻蚀抛光出微浮雕结构。利用掩膜技术，再镀高反射介质膜系2，例如通常的标准λ₀/4高反射膜系，因为要求反射相位不变，从而要求镀层台阶垂直和水平均准确对齐。如图5中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例5：

在透明基板1下为加工简单起见可以不设置外层引导保护层4，直接镀制背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出微浮雕结构直接刻蚀抛光到低反射率介质膜层6，无需利用掩膜技术，再利用粒子旋涂技术，填入低折射率介质膜层6，最后将后表面抛光。这种方法较容易实现，而且仅仅是常规的加工误差要求就可以。因此，本发明解决了纳米加工困难的问题，如图6中所示。这种工艺可以降低对高反射膜系2上要求纳米级的刻蚀抛光精度要求，修补刻蚀出微浮雕结构的加工精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐，后表面抛光用通常的镜面抛光技术就能做到。同时填入的低折射率介质膜层6，同时外层导引保护层4的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层厚因为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。同样也可以加入引导膜层10，也是λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图6中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例6：

在透明基板1下设置外层引导保护层4，直接镀制反射镜背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出微浮雕结构直接刻蚀抛光到高反射率介质膜层5，无需利用掩膜技术，再利用粒子旋涂技术，填入高折射率介质5，最后将反射镜后表面抛光。这种方法较容易实现，而且仅仅是常规的加工误差要求就可以。因此，本发明解决了纳米加工困难的问题。如图7中所示。这种工艺可以降低对高反射膜系2上要求纳米级的刻蚀抛光精度要求，修补刻蚀出微浮雕结构的加工精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐。后表面抛光用通常的镜面抛光技术就能做到。同时填入的高折射率介质微浮雕结构3，同时外层导引保护层4的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层4厚度为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。同样也可以加入引导膜层10，也是λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图7中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例7：

在透明基板1下为加工简单起见可以不设置外层引导保护层4，直接镀制反射镜背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出空气浮雕结构，直接刻蚀抛光到高反射率介质层5，无需利用掩膜技术。这种方法工艺简单，较容易实现。这种工艺要求高反射膜系2上有纳米级的刻蚀抛光精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐。如图8中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例8：

在透明基板1下直接镀制反射镜背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出空气浮雕结构，直接刻蚀抛光到低反射率介质膜层6，无需利用掩膜技术。这种方法工艺简单，较容易实现。这种工艺要求高反射膜系2上有纳米级的刻蚀抛光精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐。如图9中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例9：

在透明基板1下直接镀制反射镜背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出微浮雕结构直接刻蚀抛光到高反射率介质膜层5，无需利用掩膜技术，再利用粒子旋涂技术，填入透明介质微浮雕结构3，材质可以是高折射率介质5，或低折射率介质6，或玻璃微浮雕介质8，或半导体介质9，最后将反射镜后表面抛光。这种方法较容易实现，而且仅仅是常规的加工误差要求就可以。因此，本发明解决了纳米加工困难的问题。如图10中所示。这种工艺可以降低对高反射膜系2上要求纳米级的刻蚀抛光精度要求，修补刻蚀出微浮雕结构的加工精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐，后表面抛光用通常的镜面抛光技术就能做到。同时填入的透明介质微浮雕结构3，同时外层导引保护层4的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层4厚因为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。同样也可以加入引导膜层10，也是λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图10中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例10：

在透明基板1下直接镀制反射镜背面使用的高折射率介质膜层5与低折射率介质膜层6相互交替组成的高反射介质膜系2，直接在高反射膜系2上刻蚀抛光出微浮雕结构直接刻蚀抛光到低反射率介质膜层6，无需利用掩膜技术，再利用粒子旋涂技术，填入透明介质微浮雕结构3，材质可以是高折射率介质5，或低折射率介质6，或玻璃微浮雕介质8，或半导体介质9，最后将后表面抛光。这种方法较容易实现，而且仅仅是常规的加工误差要求就可以，因此，本发明解决了纳米加工困难的问题，结果如图11中所示。这种工艺可以降低对高反射膜系2上要求纳米级的刻蚀抛光精度要求，修补刻蚀出微浮雕结构的加工精度，从而保证镀层台阶垂直和水平均准确对齐。后表面抛光用通常的镜面抛光技术就能做到。同时填入的透明介质微浮雕结构3，同时外层导引保护层4的作用主要是保护作用，以防止划伤和大气水汽的影响。同时外层导引保护层4厚因为λ/2层对中心波长实际上是透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。同样也可以加入引导膜层10，也是λ/2的透明层，但对其他波长有选择作用，可用于提高介质膜的带宽特性。如图11中所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

实施例11：

反射镜在光线垂直入射时透明基板1上(或下)制作分区域反射的微镜结构组成的介质反射子镜11，子镜11的结构可以是上述任何一种方案，即实施例1-10的任一方案，通过先进的计算机辅助设计手段，直接在透明基板上制作分区域反射的微镜结构组成的介质膜系，但要求反射相位不变，加工技术要求高。这种方法用常规的镀膜技术，加上精确的检测技术是可以实现的。结果如图12所示。当平面波结构的高功率激光啁啾脉冲垂直由空气介质7入射到反射镜上，光通过高反射膜系2，微浮雕结构3，剩余光全部透过透明基板1到反射镜背后，进入大气空气介质7；通过微浮雕结构调制，由于膜系与微浮雕结构紧密搭界，则可保证在相位不变的情况下，能够得到可调制的高的反射率，如图1所示。

本发明以上实施例所制作的用于高功率激光啁啾脉冲放大光谱整形的多层介质膜结构反射镜，其反射光强分布均可调制到所需光谱分布结构；只要合理控制膜系的参数，其反射率可以通过设计膜系结构有效控制。将反射镜插入到放大器链路的任何地方，其整形光谱色散分辨本领均可以达一埃，幅度调制在保证相位不变的条件下超过60％，可用于拍瓦(PW)装置上；特别是能够克服国际通用方法要么是对超过太瓦的系统不实用、要么是对于钕玻璃系统等窄带系统不适用的调制反射光强结构的反射镜；本发明反射镜不仅可用于惯性约束聚变(ICF)激光驱动器追求研制高功率固体激光器的光谱整形；而且还可以用于一般的窄带光谱整形；光谱调制；以及反射光强结构调制。本发明提供的多层介质膜结构反射镜实际上是一种微镜调制器。

Claims (4)

1.一种用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于包括透明基板(1)、位于该透明基板(1)上的高反射膜系(2)以及透明介质微浮雕结构(3)；其中高反射膜系为高折射率膜层(5)与低折射率膜层(6)相互交替组成的多层介质膜系；微浮雕结构(3)为宝塔形台阶结构，所述高反射膜系(2)位于该宝塔形台阶结构的外侧，且高反射膜系(2)的高折射率膜层与低折射率膜层均与微浮雕结构紧密搭界；所述高反射膜系(2)的高折射率膜层(5)与低折射率膜层(6)的厚度均为λ/4或λ/4的奇数倍，其中λ为啁啾脉冲的中心波长，一层高反射膜层(5)与一层低反射膜层(6)构成高反射膜系(2)的台阶周期，即对应于一级所述台阶；将需要调制的啁啾脉冲平面波垂直于膜层入射到所述反射镜上，通过高、低折射率膜层交替组成的多层介质膜系的高反射膜系中微浮雕结构的调制，从膜系所有界面上反射的光束，当它们回到表面时具有相同的相位。

2.根据权利要求1所述的用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的微浮雕结构的介质为微镜高透射膜系介质、或空气介质(7)、或玻璃微浮雕介质(8)、或对红外、近红外透明的半导体介质(9)；当所述微浮雕结构为微镜高透射膜系介质时，其是多层介质膜按低折射率膜层(6)与高折射率膜层(5)的顺序周期交替组成，而高反射膜系(2)是多层介质膜按高折射率膜层(5)与低折射率膜层(6)的顺序周期交替组成，且高反射膜系每一台阶的高折射率膜层与低折射率膜层均分别与微镜高透射膜系每一台阶的低折射率膜层与高折射率介质膜层紧密搭界。

3.根据权利要求1所述的用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的透明基板(1)为膜层依托基底，其是对工作带宽波长透明的板材物质，要求光学平整度且折射率接近空气，采用K9光学玻璃，或石英材料，或对红外、近红外工作带宽波长透明的半导体材料。

4.一种用于啁啾脉冲放大光谱整形的介质膜结构反射镜，其特征在于，所述的反射镜是由多个分区域反射的微镜结构组成的介质膜系的反射子镜(11)组成的结构反射镜，所述子镜(11)的结构是上述权利要求1-3中的任一个反射镜的结构。

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