CN113904209A - 一种啁啾脉冲压缩装置和激光器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种啁啾脉冲压缩装置和激光器，该装置包括以下部件：平移屋脊棱镜与光栅相对间隔且各角度均全反射设置；反射镜组件包括多个均位于光栅和平移屋脊棱镜之间的反射镜；入射光线射至光栅后经光栅衍射形成沿第一方向射向反射镜组件的第一光线，第一光线经反射镜组件多次反射和平移屋脊棱镜基准面位置平移后，反射回所述反射镜组件再经多次反射后，沿与第一方向相对法向对称的方向返回射入光栅，再经光栅二次衍射后形成满足光栅衍射条件的第二光线。本申请提供的啁啾脉冲压缩装置可提高光栅栅区利用率、增加可压缩脉宽从而提高脉冲输出单脉冲能量并降低成本。

Description

一种啁啾脉冲压缩装置和激光器

技术领域

本申请属于激光装置技术领域，更具体地说，是涉及一种啁啾脉冲压缩装置和激光器。

背景技术

目前，达到飞秒或皮秒级别的高功率大脉冲能量超快激光器凭借其脉宽较窄、单脉冲能量大、重复频率高等特点，在精密微加工、生物医疗及科研等领域均有广泛应用。为了获得高功率大脉冲能量超快激光器，业内通常采用啁啾脉冲放大技术(Chirped PulseAmplification，CPA)。该技术先将种子脉宽展宽至百皮秒或纳秒级别后，通过放大级增加平均功率，然后再进一步通过啁啾脉冲压缩装置将脉宽压缩至飞秒或皮秒级别。在此，激光的展宽脉宽的大小是决定超快激光器单脉冲能量和峰值功率的重要因素，即展宽脉宽越宽，同样峰值功率下可获取的激光单脉冲能量越高、压缩后的峰值功率越大。然而，激光脉宽越宽，在啁啾脉冲压缩装置里经过光栅衍射后的光斑尺寸就越大。由于啁啾脉冲压缩装置的尺寸影响，尤其是光栅栅区利用率的限制，现有的啁啾脉冲压缩装置不但成本较高，其设计也会导致可压缩的脉宽受限制，进而导致超快激光器的单脉冲能量和峰值功率无法进一步增加。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种啁啾脉冲压缩装置，以解决现有技术中存在的啁啾脉冲压缩装置中光栅的栅区利用率较低，尺寸较大，成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种啁啾脉冲压缩装置，包括：

光栅；

平移屋脊棱镜，所述平移屋脊棱镜的反射面呈与所述光栅的刻线平面相对间隔且各个入射角均全反射设置；以及，

反射镜组件，所述反射镜组件包括多个反射镜，多个所述反射镜均位于所述光栅和所述平移屋脊棱镜之间；

其中，以入射光线射入所述光栅后的光路所在平面为基准面，所述基准面与所述光栅的刻线平面垂直，且所述基准面上与所述光栅的刻线平面垂直的线为法线；入射光线射至所述光栅后经所述光栅衍射形成沿第一方向射向所述反射镜组件的第一光线，所述第一光线经所述反射镜组件的多次反射，经由所述平移屋脊棱镜沿所述基准面位置平移后，反射回所述反射镜组件，经所述反射镜组件再次多次反射后，最终由其中一所述反射镜反射后沿与所述第一方向相对所述法线对称的方向返回射入所述光栅，再经所述光栅二次衍射后形成与所述第一光线均满足所述光栅衍射条件的第二光线。

可选地，所述反射镜组件包括两个反射镜，两个反射镜分别为反射面平行相对设置的第一反射镜和第二反射镜，所述光栅位于所述第一反射镜所在的平面和所述第二反射镜所在的平面之间，且所述第一反射镜和所述第二反射镜均与所述光栅的刻线平面垂直。

可选地，所述平移屋脊棱镜具有相互垂直的第一反射面和第二反射面，且所述第一反射面和所述第二反射面均呈各角度全反射设置，所述第一反射面与所述光栅的刻线平面平行，所述第二反射面与所述第一反射镜以及所述第二反射镜均平行。

可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜均呈各角度全反射设置。

可选地，以所述第一光线和所述第二光线的光路所在的同一个平面为基准面，以与所述基准面垂直的直线为Z轴；

所述啁啾脉冲压缩装置还包括抬高屋脊棱镜，所述第二光线射入所述抬高屋脊棱镜，并经所述抬高屋脊棱镜二次反射后形成第三光线，所述第三光线相对所述第二光线沿所述与所述基准面垂直的方向移动预设距离，并沿与所述第二光线相反的方向再次射入所述光栅。

可选地，所述光栅为透射型光栅时，所述抬高屋脊棱镜设于所述光栅背离所述平移屋脊棱镜的一侧；

所述光栅为反射型光栅时，所述抬高屋脊棱镜设于所述光栅与所述第二反射镜之间。

可选地，以所述基准面与所述光栅的刻线平面的相交线为X轴，以所述基准面上与所述X轴垂直的直线为Y轴；

所述平移屋脊棱镜、所述第二反射镜以及所述抬高屋脊棱镜均可在所述X轴上相对所述光栅移动，以及所述平移屋脊棱镜、所述第二反射镜以及所述抬高屋脊棱镜均可在所述Y轴方向上相对所述光栅移动；所述平移屋脊棱镜可绕所述Z轴转动，所述抬高屋脊棱镜可绕所述Z轴转动；所述抬高屋脊棱镜可相对所述光栅沿所述Z轴移动。

本申请还提出一种激光器，包括如前所述的啁啾脉冲压缩装置。

本申请提供的啁啾脉冲压缩装置的有益效果在于：由于在光栅和平移屋脊棱镜之间设有多个反射镜，且第一光线经反射镜组件的多次反射、平移屋脊棱镜沿基准面位置平移以及反射镜组件的多次反射后，能够以沿与第一方向相对法线对称的方向返回射入光栅中，故这种通过与第一光线对称入射光栅的方式，就能克服传统压缩系统光栅栅区由于入射发散角及位置平移造成的无法利用的缺陷而提高光栅的栅区利用率，进而增加可允许压缩的最大脉宽，增加了激光器的单脉冲能量；同时，通过反射镜组件的多次反射，从而可节约本啁啾脉冲压缩装置的空间，减小其尺寸，进而达到了降低激光器的成本以及极大提高激光器的单脉冲能量的目的。换言之，相较于传统的单光栅压缩系统设计，本申请的技术方案采用可使第一光线相对法向对称的方向返回射入光栅的反射镜组件，一方面可来实现高的脉冲能量、脉宽可调、低成本的激光器；另一方面，克服了传统的单光栅压缩系统尺寸较大的缺点，可极大的提高激光器的的脉冲能量，降低激光器的成本。当然，相较于传统的双光栅压缩系统，本申请只需一个光栅就可达到性能改善目的，可以省去另一个价格昂贵的光栅，同时克服双光栅系统尺寸大的问题，极大地节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的单光栅压缩装置的光路结构示意图；

图2为现有技术中的双光栅压缩装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的啁啾脉冲压缩装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的啁啾脉冲压缩装置中的光栅全覆盖结构示意图；

图5为本申请实施例提供的啁啾脉冲压缩装置的其他部件相对光栅移动和转动的各个方向示意图；

图6为本申请另一实施例提供的啁啾脉冲压缩装置的光路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				11	入射光线	12	第一光线
13	第二光线	2	光栅
				3	平移屋脊棱镜	4	抬高屋脊棱镜
5	第一反射镜	6	第二反射镜

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例提供一种啁啾脉冲压缩装置。

请参阅图3至图5，在一实施例中，该啁啾脉冲压缩装置包括光栅2、平移屋脊棱镜3以及反射镜组件。具体地，平移屋脊棱镜3的反射面呈与光栅2的刻线平面相对间隔且各个入射角均全反射设置；反射镜组件包括多个反射镜，多个反射镜均位于光栅2和平移屋脊棱镜3之间。其中，以入射光线射入光栅2后的光路所在平面为基准面，基准面与光栅2的刻线平面垂直，且基准面上与光栅2的刻线平面垂直的线为法线；入射光线11射至光栅2后经光栅2衍射形成沿第一方向射向反射镜组件的第一光线12，第一光线12经反射镜组件的多次反射，经由平移屋脊棱镜3沿基准面位置平移后，反射回反射镜组件，经反射镜组件再次多次反射后，最终由其中一反射镜反射后沿与第一方向相对法线对称的方向返回射入光栅2，再经光栅2二次衍射后形成满足光栅衍射条件的第二光线13。

在此需说明的是，现有的传统啁啾脉冲压缩装置主要分为如图1所示的单光栅压缩系统以及如图2所示的双光栅压缩系统。其中，图1中左边的图表示单透射光栅压缩系统，右边的图表示单反射光栅压缩系统。对于单光栅系统而言，为了提高栅区的利用率，其往往通过将入射激光的入射位置尽量调节至光栅2栅区边缘来实现。然而，一方面，由于入射激光存在一定的发散角，故会使得其入射位置无法处于真正意义上的光栅2边缘而导致光栅2的栅区利用率降低；另一方面，平移屋脊棱镜3会使得第一次经过光栅2衍射出来的光平移一定的距离后再次回返至光栅2，这必定使得入射激光的第一次入射位置处与第二次入射的入射位置处之间的栅区，即一个平移距离长度的栅区将无法利用。图2中左边的图表示透射式双光栅压缩系统，右边的图表示反射式双光栅压缩系统。虽然在双光栅压缩系统中，可以不用考虑入射激光发散的问题，但依旧需考虑平移屋脊棱镜3造成的位置平移问题，该位置平移仍可使得一个平移距离长度的栅区无法利用。而栅区利用率是决定可压缩脉宽的重要因素，也是决定超快激光器系统峰值功率和单脉冲能量的重要因素。

进一步地，对于传统的单光栅压缩系统而言，其压缩主要依靠平移屋脊棱镜3与光栅2之间的间距来控制脉宽，且压缩到最小脉宽的距离与需要压缩的脉宽呈正比关系。这就意味着要获得更高的峰值功率，就需要更长的压缩距离，即更大的压缩器尺寸，这将极大的降低激光器的灵活性并增加激光器的成本。双光栅压缩系统是通过两个光栅2之间的间距来控制压缩脉宽，且相同脉宽下其间距与单光栅压缩系统一致，然而，由于此压缩系统中需使用两块光栅，而光栅的价格又十分昂贵，故此设计也会导致成本极大增加。

此外，本申请的啁啾脉冲压缩装置主要适用于超短脉冲激光器领域，可应用于传统CPA系统，包括且不限于具有光纤或固体等各种增益介质的超快激光器。在此，入射光线11为激光，其入射方向是可变的；光栅2为光栅常数可选的压缩光栅；平移屋脊棱镜3通常由两块相互垂直胶合的反射镜片组成。在本实施例中，反射镜组件包括两个反射镜，两个反射镜分别为反射面平行相对设置的第一反射镜5和第二反射镜6，光栅2位于第一反射镜5所在的平面和第二反射镜6所在的平面之间，且第一反射镜5和第二反射镜6均与光栅2的刻线平面垂直。第一光线12经第一反射镜5和第二反射镜6多次反射后射入其中一个反射镜片，然后再经另一反射镜片反射后射入第一反射镜5和第二反射镜6中，由于两个反射镜片相互垂直，故第一光线12经两个反射镜片的两次反射后，就能实现在同一水平面上沿预设方向平移一段预设距离。此外，在所有附图中，虚线表示将实际的光线多次反射简化为单次反射的传播路线。

基于此结构设计，在本实施例中，由于在光栅2和平移屋脊棱镜3之间设有与光栅2的刻线平面呈垂直夹角的第一反射镜5和第二反射镜6，而光栅2位于第一反射镜5和第二反射镜6之间，第一光线12经第一反射镜5和第二反射镜6的多次反射、平移屋脊棱镜3沿基准面位置平移，以及第一反射镜5和第二反射镜6的多次反射后，能够以沿与第一方向相对法线对称的方向返回射入光栅2中，故这种通过与第一光线12对称入射光栅的方式，就能克服传统压缩系统光栅栅区由于入射发散角及位置平移造成的无法利用的缺陷而提高光栅2的栅区利用率，进而增加可允许压缩的最大脉宽，增加了激光器的单脉冲能量；同时，通过第一反射镜5和第二反射镜6的多次反射，从而可节约本啁啾脉冲压缩装置的空间，减小其尺寸，进而达到了降低激光器的成本以及极大提高激光器的单脉冲能量的目的。换言之，相较于传统的单光栅压缩系统设计，本申请采用可使第一光线相对法向对称的方向返回射入光栅的反射镜组件，一方面有助于实现高单脉冲能量、脉宽可调、低成本的激光器；另一方面，通过两反射镜对光线的多次反射作用，克服了传统的单光栅压缩系统尺寸较大的缺点，可极大的提高激光器的单脉冲能量，降低激光器的成本。当然，相较于传统的双光栅压缩系统，本申请只需一个光栅2就可达到性能改善目的，从而可以省去另一个价格昂贵的光栅，同时克服双光栅系统尺寸大的问题，极大地节省了成本。

请参阅图3，在本实施例中，第一反射镜5和第二反射镜6均与光栅2的刻线平面垂直。然而，在本申请的技术方案中，并不仅限于第一反射镜5和第二反射镜6均垂直于光栅2的情形，亦可通过更多数量的反射镜，不同的角度设置只要满足第一光线12与经反射后再次射入光栅2的光线呈与光栅2的刻线平面垂直的法线对称的条件即可。但在本实施例中，两反射镜与光栅2的刻线平面垂直的设置能更方便反射镜与光栅2或平移屋脊棱镜3之间的间距调节。

请参阅图3，在本实施例中，平移屋脊棱镜3具有相互垂直的第一反射面和第二反射面，第一反射面与光栅2的刻线平面平行，第二反射面与第一反射镜5以及第二反射镜6均平行，如此，不但更方便相互间的距离调节，提高光栅2的栅区利用率，而且还有利于进一步减小整个啁啾脉冲压缩装置的尺寸，进而有利于减小激光器成本。当然，于其他实施例中，例如图5所示，平移屋脊棱镜3的第一反射面和第二反射面还可与光栅2的刻线平面之间呈其他角度设置，只要其光线的光路满足第一光线12与经反射后再次射入光栅2的光线呈与光栅2的刻线平面垂直的法线对称的条件即可。

进一步地，在本实施例中，第一反射镜5和所述第二反射镜6均呈各角度全反射设置，以此确保第一光线12在第一反射镜5、第二反射镜6以及平移屋脊棱镜3上的完全反射，并尽可能的减小这些光学部件之间的间距，十分有利于减小本啁啾脉冲压缩装置的尺寸以及降低成本。

请参阅图3和图4，在本实施例中，以第一光线12和第二光线13的光路所在的同一个平面为基准面，即图3和图4中的纸面所在平面，以与基准面垂直的直线为Z轴；啁啾脉冲压缩装置还包括抬高屋脊棱镜4，第二光线13射入抬高屋脊棱镜4，并经抬高屋脊棱镜4二次反射后形成第三光线，第三光线相对第二光线13沿与基准面垂直的方向移动预设距离，并沿与第二光线相反的方向再次射入光栅2，如此，光线就能在与原基准面相比，具有Z轴不同高度的另一基准面上传播，如此光路原路返回实现压缩圆光斑输出。在此，每一次从光栅2射出的第二光线13均只经过上下平移的抬高屋脊棱镜4，然后再回射进入光栅2中。需说明的是，抬高屋脊棱镜4是将光从改基准平面上抬至另一平面以实现光线的原路返回，进而将压缩后的光分出，即如果将抬高屋脊棱镜4替换成平面反射镜该压缩光路依旧成立，但后续的压缩激光输出不易处理，故通过抬高棱镜4来实现该功能。

在此需说明的是，一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，精制的光栅在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕，故光栅的价格十分昂贵。光栅通常分为两类，一种是刻痕不透光而两刻痕之间的光滑部分可以透光，这样就相当于在两刻痕之间形成一个可用于光线衍射的狭缝，这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅；另一种是反射型光栅，主要是利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，例如，在镀有金属层的玻璃片表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。具体地，如图3所示，在本实施例中，光栅2为透射型光栅时，根据实际的光路设计，抬高屋脊棱镜4应设于光栅2背离平移屋脊棱镜3的一侧；而在如图6所示的另一实施例中，光栅2为反射型光栅时，根据实际的光路设计，抬高屋脊棱镜4应设于光栅2与第二反射镜6之间。

具体地，如图3和图4所示，当光栅2为透射型光栅时，首先，入射光线11入射至光栅2，经过光栅2的第一次衍射形成第一光线12；然后，第一光线12射入第一反射镜5的反射面，并经第一反射镜5和第二反射镜6多次反射后，进入平移屋脊棱镜3；然后，平移屋脊棱镜3将光线在同一平面上平移一定距离后平行返回；然后，从平移屋脊棱镜3射出的光线进入第二反射镜6后，可经由第二反射镜6和第一反射镜5多次反射，最后由第二反射镜6将光先反射回光栅2，并进行第二次衍射，以形成满足光栅衍射条件的第二光线13。第二光线13再射入抬高屋脊棱镜4，并在Z轴方向上移动一定距离后再次射入光栅2进行衍射，实现上抬后的光路理论上的原路返回而将光进行压缩。当然，在光栅2为反射型光栅的另一实施例中，其光路如图6中的带箭头的虚线所示，在此不再赘述。

一并参阅图5，在本实施例中，在同一基准面对光栅2进行俯视时，以虚线代表光栅2，以基准面与光栅2的刻线平面的相交线为X轴，即图5中标号为52的双箭头实线所示方向；以基准面上与X轴垂直的方向即光栅2的刻线平面的法线方向为Y轴，即图5中的标号为51的双箭头实线所示方向；第一光线12所在的方向为图中标号为53的双箭头实线所示方向，标号为54的双箭头实线所示为在基准面上与标号53的双箭头实线垂直的方向；第二光线13所在的方向为图中标号为55的双箭头实线所示方向，标号为56的双箭头实线所示为在基准面上与标号55的双箭头实线垂直的方向；标号为57的方向为垂直于基准面的旋转方向，即绕Z轴旋转的方向。

在此，为提高光栅2的栅区利用率甚至是实现如图4所示的栅区全覆盖，平移屋脊棱镜3、第二反射镜6以及抬高屋脊棱镜4均可在X轴上相对光栅2移动，且平移屋脊棱镜3、第二反射镜6以及抬高屋脊棱镜4也均可在Y轴上相对光栅2移动；平移屋脊棱镜3可绕Z轴转动，抬高屋脊棱镜4也可绕Z轴转动；抬高屋脊棱镜4可相对光栅2沿Z轴移动。具体地，如图3至图5所示，为满足栅区全覆盖，可在标号为52和51的方向上调节第二反射镜6，进而使得经光栅2反射进入光栅2的状态如图4所示。然后，经由光栅2的二次衍射形成第二光线13，第二光线13进入抬高屋脊棱镜4，同时，抬高屋脊棱镜4可依据前段调节结果，在沿标号为55和56的方向上移动以及在标号为57的方向上旋转，而实现对抬高屋脊棱镜4的位置调节，确保第二光线13能够射入抬高屋脊棱镜4中并保证沿Z轴平移一定距离原路返回。当然，前述仅为具有透射型光栅的啁啾脉冲压缩装置的调节方法，在图6所示的另一实施例中，具有反射型光栅的啁啾脉冲压缩装置的调节方法与具有透射型光栅的压缩装置的调节方法基本一致，这里不再赘述。

进一步地，各光学元件可相对光栅2进行位置调节的设计，除了具有前述的提高光栅2的栅区利用率以及增加可允许压缩的最大脉宽的作用之外，还具有通过调节色散最优化，从而实现更高的单脉冲能量和更高的峰值功率的作用。可以理解，由于色散匹配是啁啾脉冲放大技术获取压缩最窄脉宽的重要因素，也是决定压缩后峰值功率的主要因素，故压缩器色散可调也是获取高峰值功率不可获缺的条件。其中，脉宽调节主要通过本啁啾脉冲压缩装置的二阶色散来实现，即通过调节平移屋脊棱镜3来实现，具体地，可通过平移屋脊棱镜3以如图5所示的标号为53的方向进行调节。此外，在CPA压缩装置的设计上，通常希望二阶和三阶色散同时被补偿，这样才能达到较好的压缩效果，而本压缩装置的二阶色散很容易被压缩光栅2补偿，但是压缩光栅2同时也带来了附加的正三阶色散，且该附加三阶色散与二阶色散的比值是入射光角度的函数，通常可通过调节入射光线11进入光栅2的角度，而将该比值优化在一个最佳值,进而可保证CPA压缩装置能够实现最佳的压缩效果。当然，改变三阶色散和二阶色散的比值将改变入射光线11的角度，同时会改变光栅2第一次衍射出来的第一光线12的方向，此时只需依次对第二反射镜6进行标号为51、52方向的调节，对平移屋脊棱镜3进行标号为53、54方向的调节，以及对抬高屋脊棱镜4进行标号为55、56、57方向的调节即可实现色散补偿最优化。换言之，本申请的技术方案可以通过移动第二反射镜6和平移屋脊棱镜3来控制二阶、三阶色散，并通过改变入射光线11的激光入射角度，同时调节抬高屋脊棱镜4、第二反射镜6和平移屋脊棱镜3来控制三阶、二阶色散的比值。这样，本啁啾脉冲压缩装置就可以通过各光学部件之间的位置调整而实现二阶、三阶色散连续可调，以及通过改变入射光线11的角度而实现三阶色散和二阶色散的比值连续可调，从而达到实现色散最优补偿即色散最优化，压缩脉宽最窄化的技术目的，进而为实现单脉冲能量更高，峰值功率更高，成本更低，结构更紧凑的脉宽可调超快激光器提供了可能。

综上所述，本啁啾脉冲压缩装置一方面通过提高光栅2栅区利用率增加可允许压缩的最大脉宽；另一方面通过调节色散最优化，从而能实现更高的单脉冲能量和更高的峰值功率。这样，基于本啁啾脉冲压缩装置就可以进一步设计实现脉宽可调、栅区利用率高、尺寸小、成本低的高功率超快激光器。

本申请还提出一种激光器，该激光器包括啁啾脉冲压缩装置，该啁啾脉冲压缩装置的具体结构参照上述实施例，由于本激光器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，包括：

光栅；

平移屋脊棱镜，所述平移屋脊棱镜的反射面呈与所述光栅的刻线平面相对间隔且各个入射角均全反射设置；以及，

反射镜组件，所述反射镜组件包括多个反射镜，多个所述反射镜均位于所述光栅和所述平移屋脊棱镜之间；

其中，以入射光线射入所述光栅后的光路所在平面为基准面，所述基准面与所述光栅的刻线平面垂直，且所述基准面上与所述光栅的刻线平面垂直的线为法线；入射光线射至所述光栅后经所述光栅衍射形成沿第一方向射向所述反射镜组件的第一光线，所述第一光线经所述反射镜组件的多次反射，经由所述平移屋脊棱镜沿所述基准面位置平移后，反射回所述反射镜组件，经所述反射镜组件再次多次反射后，最终由其中一所述反射镜反射后沿与所述第一方向相对所述法线对称的方向返回射入所述光栅，再经所述光栅二次衍射后形成满足所述光栅衍射条件的第二光线。

2.如权利要求1所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，所述反射镜组件包括两个反射镜，两个反射镜分别为反射面平行相对设置的第一反射镜和第二反射镜，所述光栅位于所述第一反射镜所在的平面和所述第二反射镜所在的平面之间，且所述第一反射镜和所述第二反射镜均与所述光栅的刻线平面垂直。

3.如权利要求2所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，所述平移屋脊棱镜具有相互垂直的第一反射面和第二反射面，且所述第一反射面和所述第二反射面均呈各角度全反射设置，所述第一反射面与所述光栅的刻线平面平行，所述第二反射面与所述第一反射镜以及所述第二反射镜均平行。

4.如权利要求1所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜均呈各角度全反射设置。

5.如权利要求2至4任一项所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，以所述第一光线和所述第二光线的光路所在的同一个平面为基准面，以与所述基准面垂直的直线为Z轴；

所述啁啾脉冲压缩装置还包括抬高屋脊棱镜，所述第二光线射入所述抬高屋脊棱镜，并经所述抬高屋脊棱镜二次反射后形成第三光线，所述第三光线相对所述第二光线沿所述与所述基准面垂直的方向移动预设距离，并沿与所述第二光线相反的方向再次射入所述光栅。

6.如权利要求5所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，所述光栅为透射型光栅时，所述抬高屋脊棱镜设于所述光栅背离所述平移屋脊棱镜的一侧；

所述光栅为反射型光栅时，所述抬高屋脊棱镜设于所述光栅与所述第二反射镜之间。

7.如权利要求5所述的啁啾脉冲压缩装置，其特征在于，以所述基准面与所述光栅的刻线平面的相交线为X轴，以所述基准面上与所述X轴垂直的直线为Y轴；

所述平移屋脊棱镜、所述第二反射镜以及所述抬高屋脊棱镜均可在所述X轴上相对所述光栅移动，以及所述平移屋脊棱镜、所述第二反射镜以及所述抬高屋脊棱镜均可在所述Y轴方向上相对所述光栅移动；所述平移屋脊棱镜可绕所述Z轴转动，所述抬高屋脊棱镜可绕所述Z轴转动；所述抬高屋脊棱镜可相对所述光栅沿所述Z轴移动。

8.一种激光器，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的啁啾脉冲压缩装置。

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