氧化铈抛光改善光束采样光栅衍射效率均匀性

作为强激光系统的终端组件之一,光束采样光栅是制作在熔石英基底上的浅槽光栅。利用熔石英的传统化学机械抛光技术,修正熔石英光束采样光栅的槽型轮廓,降低局部偏高的衍射效率,以提高光束采样光栅的整体效率均匀性。利用此方法已成功将430mm×430mm的光束采样光栅的衍射效率均方根值(RMS)由30%附近降低到5%以下。实验结果显示,利用传统化学机械抛光技术可以有效提高光束采样光栅衍射效率均匀性,这是一种可行的技术方案。

用于惯性约束聚变驱动器的色分离光栅-光束采样光栅集成元件的制作

针对惯性约束聚变(ICF)驱动系统特别是其终端光学系统对元件数和元件厚度的限制要求,利用衍射光学元件(DOE)易于集成的优点,提出一种在石英基片的两面分别曝光制作色分离光栅(CSG)和光束采样光栅(BSG)的新方法,仅需一个石英片即可同时实现谐波分离和光束采样的功能.分别采用光学制版和电子束直写的方法制作了色分离光栅和光束采样光栅的掩模,并利用离子束刻蚀的方法加工了色分离光栅-光束采样光栅集成元件.结果表明,此集成元件的三倍频光能量利用率、色分离度以及采样效率等参数均与三倍频光通过色分离光栅、光束采样光栅分离元件时得到的结果相吻合,达到了惯性约束聚变激光驱动器终端光学系统的基本技术指标要求.

误差扩散法设计用于惯性约束聚变驱动器的色分离光栅-光束采样光栅集成元件

针对多次曝光法制作集成衍射光学元件时存在的加工制作复杂,会引入较大的对位误差等问题,基于计算全息中的误差扩散编码原理及部分相干光成像理论,提出采用误差扩散编码方法来设计用于制作浮雕结构集成元件的编码掩模的新方法。给出了利用误差扩散法设计的色分离光栅-光束采样光栅(CSG-BSG)集成元件编码掩模,模拟计算了经部分相干成像系统后的空间像光强分布,并与理想的集成元件面形进行了比较。结果表明,校正后均方差为7.5%,体积偏差为10.2%。

光束采样光栅涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的实验研究

惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探究,对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测,并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明,相比于旋涂法,弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑,光栅槽填充一致性更好,原始槽型保持度更高,工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明,弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率,与未涂覆相比增大了约3.8%,与理论计算结果基本吻合,且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。