一种高效率金属介电反射光栅的设计方法，金属介电光栅的结构为熔融石英基底上依次镀上铬膜、金膜和熔融石英膜，在熔融石英膜层上刻蚀矩形槽光栅。将金属介电反射光栅分为顶部透射光栅和由连接层、金属层、基底组成的高反射率的反射镜两个部分。使用简化模式方法给出计算顶部光栅深度，计算宽带高效率所需的占空比。根据干涉原理选择连接层的厚度，以实现反射镜的最大反射率。该方法具有物理图像清晰，简单适用的优点，对于-1级高效率的金属介电反射光栅及多层介电膜反射光栅的设计均具有指导作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及反射式光栅，特别是一种工作在利特罗角-1级的。
技术介绍
在啁啾脉冲放大技术中，需要具有宽光谱、高效率、高激光破坏阈值的反射式光栅。金属光栅、多层膜介电光栅、金属介电光栅等反射式光栅均可以实现很高的衍射效率。 然而，金属光栅虽然能够在较宽的光谱范围内实现高效率，但是金属固有的吸收特性，使得其激光破坏阈值相对较低，因此不适合应用于高能激光系统中。从结构上看，多层介电膜光栅和金属介电光栅都是在顶部介质层刻蚀光栅槽，由刻蚀的光栅槽实现对入射光的衍射， 底部的多层介电膜或金属膜实现对透过顶部光栅层的光的反射。Hongbo Wei等人分析了全介电反射光栅的物理机制，发现-ι级高效率条件是顶部透射光栅的两个衍射级次振幅相等并且位相相差90度，给出了相应的物理解释参见在先技术1 =Hongbo Wei et al., Appl. Opt. 42,6255-6260(2003)。因此，反射的设计可以分成顶部透射光栅的设计和和底部高反镜的设计两个部分。-1级高效率光栅通常需要较高密度的光栅密度。对于高密度光栅的衍射不能由简单的标量光栅理论来计算，而必须采用矢量形式的麦克斯韦方程并结合边界条件，通过编码的计算机程序精确地计算出结果。通常采用的严格耦合波分析或者模式方法来计算高密度光栅的衍射问题。在设计-1级高效率反射光栅时，由于涉及到光栅周期、深度、占空比等多个参数，需要结合模拟退火、遗传算法等来优化光栅的参数。这些数值计算方法虽然可以实现很高的精度，但是掩盖了光栅衍射现象中的物理图像，而且需要消耗大量的时间。 对于透射光栅的设计而言，除了严格的数值方法外，还有简化模式方法参见在先技术2: T. Clausnitzer et al. , Opt. Express. 13,10448-10456(2005)；在先技术3 :Jijun Feng et al.，Opt. Commun. 281,5698-5301 (2008)。然而对于反射光栅的设计，尚未见到有简化的设计方法。因此，寻找一种简化的方法设计-1级高效率反射光栅具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效率金属介电反射式光栅的设计方法。该方法将金属介电反射光栅分为透射光栅和由连接层、金属层组成的高反射率的反射镜两部分，利用简化模式方法选择光栅的深度和占空比，根据高反射率的条件选择连接层的厚度。该方法具有物理概念清晰，简单适用的优点。本专利技术的技术解决方案如下一种高效率的金属介电反射光栅的设计方法，该金属介电反射光栅的结构包括在基底上依次镀上铬膜层、金膜层和熔融石英膜层，在所述的熔融石英膜层上刻蚀矩形槽光栅，其中未被刻蚀的熔融石英层为连接层，特征在于该方法包括下列步骤①该方法将反射式光栅分为顶部具有的熔融石英透射光栅和由连接层、金膜层、铬膜层、基底组成的高反射率的反射镜两个部分，采用简化模式方法利用下列公式计算所述的透射光栅的深度权利要求1. 一种高效率的金属介电反射光栅的设计方法，该金属介电反射光栅的结构包括在基底(4)上依次镀上铬膜层(3)、金膜层( 和熔融石英膜层(1)，在所述的熔融石英膜层 (1)上刻蚀矩形槽光栅，其中未被刻蚀的熔融石英层为连接层，特征在于该方法包括下列步骤①该方法将反射式光栅分为顶部具有的熔融石英透射光栅和由连接层、金膜层(2)、铬膜层(3)、基底(4)组成的高反射率的反射镜两个部分，采用简化模式方法利用下列公式计算所述的透射光栅的深度、2.根据权利要求1所述的效率的金属介电反射光栅的设计方法，其特征在于所述的宽带高效率反射光栅的占空比f由模式方法给出的0模和1模有效折射率差nQeff-nleff随光栅占空比和入射波长变化的等高线图所确定。全文摘要一种，金属介电光栅的结构为熔融石英基底上依次镀上铬膜、金膜和熔融石英膜，在熔融石英膜层上刻蚀矩形槽光栅。将金属介电反射光栅分为顶部透射光栅和由连接层、金属层、基底组成的高反射率的反射镜两个部分。使用简化模式方法给出计算顶部光栅深度，计算宽带高效率所需的占空比。根据干涉原理选择连接层的厚度，以实现反射镜的最大反射率。该方法具有物理图像清晰，简单适用的优点，对于-1级高效率的金属介电反射光栅及多层介电膜反射光栅的设计均具有指导作用。文档编号G02B5/18GK102495442SQ20111035643公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日专利技术者周常河, 胡安铎 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周常河，胡安铎，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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