二维角度选择激光滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二维角度选择激光滤波器，包括用于对入射光进行第一次衍射的第一体布拉格光栅以及对从所述第一体布拉格光栅出射的衍射光进行第二次衍射的第二体布拉格光栅，所述第一体布拉格光栅与第二体布拉格光栅的光栅矢量相互正交。本实用新型专利技术的二维角度选择激光滤波器根本不同于使用透镜和针孔的传统空间滤波器，直接在激光传输近场实现高质量的空间滤波；结构紧凑；实现对各光谱成分优秀的低通滤波能力；可承载的激光功率较高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
二维角度选择激光滤波器
本技术涉及光学滤波
，特别是涉及一种兼具角度选择滤波能力和低频损耗率的二维角度选择激光滤波器。
技术介绍
先进激光装置的总体设计及建设过程中的诸多边界条件直接限制了其输出能力。其一，先进激光装置的“功率受限条件”;其二，先进激光装置的能量受限条件，即装置在长脉冲(> 3ns)工作条件下的光学元件的损伤阈值。一个实际光束的光强分布不可能是完全均匀和光滑的，总是或多或少地带有无规则的调制和起伏。通常在光束总体发生自聚焦之前，由于在这些调制和起伏处各自形成了一些小的自感应透镜，这些调制和起伏使光束发生了局部的自聚焦，这种小尺度自聚焦(Small-scale self-focusing)的对装置的危害程度远大于整体光束的自聚焦，并造成光束分裂、导致介质的光束成丝、光谱超加宽等效应。在先进激光装置中，空间滤波器是必不可少的关键器件。基于傅里叶变换原理的传统空间滤波器(“4f”系统)是最常用的滤波器。它首先对光束聚焦，利用透镜的傅里叶变换作用分开激光中不同的空间频率成分，空间频率高的发散角大，然后利用针孔(或单模光纤)选取所需的角谱分量，去除有害光噪音。聚焦光斑大小由透镜焦距、入射光波长口径、波长以及发散角决定，针孔直径控制滤波的程度，实现低通空间滤波。但是，传统空间滤波器在先进激光装置中的应用中具有极大的局限性:除了准直困难，造价高昂外，高功率激光聚焦可能会产生“堵孔效用”甚至损坏并产生一个新的针孔，在外光路中亦可使空气电离，影响光束质量，甚至破坏激光系统；还有聚焦后非线性效应的增长等。针对下一代先进激光装置，拟采用全新的光束传输控制技术取代传统的空间滤波技术。体布拉格光栅由于其具有优秀的角度和光谱选择性，对光束传输和空间滤波技术具有革命性的意义。基于体布拉格光栅的二维角度选择激光滤波技术不同于传统的空间滤波技术，由于直接在强激光束近场实施空间滤波，省去了聚焦过程，因此传统空间滤波的诸多固有缺陷得到根本解决。同时可以有效地消除中高频调制对光束的影响、降低传统空间滤波器的截止频率和低频损耗率，有效控制放大自发辐射的传输以及激光的近场光束分布，极大地提高系统的可靠性，降低装置的体积和成本，是当今先进激光技术发展的主要单元技术之一，对于促进先进激光技术的发展具有重要的意义。国内可见一种体全息光栅整形装置，其用途是对超短脉冲激光束进行整形(中国专利200610024096.0);可见一种窄带光滤波器，由一块透射式体布拉格光栅和一块反射式体布拉格光栅组合而成的公开专利报道(中国专利200910089834.3)，获得皮米量级激光输出；可见一种高功率激光衍射型空间滤波器，使用了分离式体积布拉格光栅或双片集成式光栅的公开专利报道(中国专利200910312157.7)。可见一种超短脉冲激光滤波装置，由同光轴依次设置的第一 1/4波片、第一正透镜、小孔光阑、非线性正色散透明固体材料、第二正透镜、第二 1/4波片和检偏器构成，所述非线性正色散透明固体材料为BK7玻璃的公开专利报道(中国专利200710038661.3)。可见国防科技大学光电科学与工程学院郑光威等人发表的公开文献报道(郑光威，何焰蓝等，“透射型体相位光栅对连续激光束的空间低通滤波”，《光学学报》，2009年29卷第4期；郑光威，刘莉等，“透射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性研究”，《光学学报》，2009年29卷第I期；郑光威，谭吉春等，“反射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性分析”，《光学学报》，2009年第12期)研究了体相位光栅对激光的衍射特性，这与应用体光栅制作成滤波器有关联性；可见用于实现空间滤波的体布拉格光栅的制备，用全息法在光致聚合物中记录了体布拉格光栅，完成了激光光束二维空间低通滤波的实验的公开文献报道(郑浩斌，何焰蓝等，“用于实现空间滤波的体布拉格光栅的制备”，《光电工程》，2009年第I期)。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种二维角度选择激光滤波器。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是针对现有的传统空间滤波器截止频率难以降低，易发生堵孔效应、反馈以及光路偏移等局限性，提供一种兼具低截止频率和低频损耗率的二维角度选择激光滤波器，在光束近场直接实现高质量的空间滤波。为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下:一种二维角度选择激光滤波器，所述二维角度选择激光滤波器包括用于对入射光进行第一次衍射的第一体布拉格光栅以及对从所述第一体布拉格光栅出射的衍射光进行第二次衍射的第二体布拉格光栅，所述第一体布拉格光栅与第二体布拉格光栅的光栅矢量相互正交。作为本技术的进一步改进，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅均为透射型光栅，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅为位相型体布拉格光栅。作为本技术的进一步改进，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅为均匀周期体光栅。作为本技术的进一步改进，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅为双块组合式透射型位体布拉格光栅。作为本技术的进一步改进，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅均由两块光栅栅纹正交的子体光栅组合而成。作为本技术的进一步改进，所述两块子体光栅的光栅厚度或周期不同。作为本技术的进一步改进，所述两块子体光栅的光栅厚度或周期相同。本技术具有以下有益效果:1、本技术使用体布拉格光栅的良好的角度选择性，在强激光传输近场直接实现空间滤波，从根本上解决了传统空间滤波器“堵孔效应”、光路偏移等固有局限性；2、本技术中，体布拉格光栅的角度选择性可通过选择光栅参数(厚度，周期，光栅矢量倾斜角和光栅折射率调制度)精确控制，意味着相比于传统空间滤波器可以获得更低的截止频率，提高滤波能力。针对不同的目标波长，截止频率小于Imm1 ；3、本技术中米用的体布拉格光栅峰值衍射效率大于98 %,对目标光束中的低频成分损耗小，相比于传统空间滤波器，可有效降低频损耗率。4、本技术中采用光致热敏折射率玻璃制备的体布拉格光栅热稳定性好，对可见光至近红外波段的高透过率，可承载的激光功率较高，光栅器件损伤阈值大于20J/cm2 (5-10ns)；5、在本技术的二维角度选择激光滤波器相比于传统空间滤波器结构简单、紧凑，准直方便，低成本。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，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技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一具体实施例中二维角度选择激光滤波器的结构示意图；图2为二维角度选择激光滤波器的滤波前后光束近场剖面曲线(光束中空间调制为 2mm 1, 4mm 1, 6mm 1......)；图3为二维角度选择激光滤波器的滤波前后光束的PSD曲线(光束中空间调制为2mm 1, 4mm 1, 6mm 1......)；图4为二维角度选择激光滤波器的滤波前后光束的PSD曲线(光束中空间调制为3mm \ 6mm S 9mm 1......)；图5为体布拉格光栅内的光波矢量关系示意图。【具体实施方式】下面结合本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维角度选择激光滤波器，其特征在于，所述二维角度选择激光滤波器包括用于对入射光进行第一次衍射的第一体布拉格光栅以及对从所述第一体布拉格光栅出射的衍射光进行第二次衍射的第二体布拉格光栅，所述第一体布拉格光栅与第二体布拉格光栅的光栅矢量相互正交。

【技术特征摘要】
1.一种二维角度选择激光滤波器，其特征在于，所述二维角度选择激光滤波器包括用于对入射光进行第一次衍射的第一体布拉格光栅以及对从所述第一体布拉格光栅出射的衍射光进行第二次衍射的第二体布拉格光栅，所述第一体布拉格光栅与第二体布拉格光栅的光栅矢量相互正交。2.根据权利要求1所述的二维角度选择激光滤波器，其特征在于，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅均为透射型光栅，所述第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅为位相型体布拉格光栅。3.根据权利要求1所述的二维角度选择激光滤波器，其特征在于，所述第一体布拉格光...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁孝，张翔，邹快盛，封建胜，熊宝星，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32