© 2009 г. И. В. Голубенко, канд. физ.-мат. наук; А. А. Андреев, доктор физ.-мат. наук
НПК “Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург
Е-mail: golubenko@nm.ru
Рассмотрено увеличение длительности чирпированного импульса, сжатого в оптическом компрессоре при различных типах рассогласований составляющих его дифракционных решеток, таких как отклонение решеток от параллельности, относительные повороты и сдвиги решеток-фрагментов составного компрессора. Представлены формулы для вычисления приращения дисперсии групповой задержки и увеличения длительности восстановленного импульса, которое связано с присутствием остаточной угловой дисперсии, формулы для вычисления углов отклонения дифракционных волн при относительных поворотах решеток-фрагментов и увеличения длительности сжатого импульса при таких поворотах. Получены формулы для расчета фазовых сдвигов при относительных сдвигах решеток-фрагментов. Рассмотрен вопрос о дифракционной эффективности и поглощении световой энергии на поверхности решеток. Получен диапазон глубин канавок синусоидальной решетки, который позволяет обеспечить наибольшую эффективность при минимальных потерях световой энергии.
Ключевые слова: оптические компрессоры, составные дифракционные решетки, рассогласование решёток-фрагментов.
Коды OCIS: 260.2110, 3000.32990
УДК 535.317.1; 621.373:535
Поступила в редакцию 28. 04. 2009
How mismatches of the grating segments of an optical compressor affect the width of a compressed pulse
I. V. Golubenko and A. A. Andreev
his paper discusses the width increase of a chirped pulse compressed in an optical compressor when there are various types of mismatches of the components of its diffraction gratings, such as the deviation of the gratings from parallelness and relative rotations and shifts of the grating segments of a composite compressor. Formulas are presented for computing the increment of the dispersion of the group delay and the width increase of the reconstructed pulse, which is associated with the presence of residual angular dispersion, along with formulas for computing the angles of deviation of the diffraction waves for relative rotations of the grating segments and the width increase of the compressed pulse accompanying such rotations. Formulas are obtained for calculating the phase shifts accompanying relative shifts of the grating segments. The question of the diffraction efficiency and the absorption of light energy at the grating surface is considered. The range of groove depths of a sinusoidal grating that makes it possible to maximize the efficiency with the minimum losses of light energy is obtained.
ЛИТЕРАТУРА
1. Treacy E.B. Optical pulse compression with diffraction gratings // IEEE Jour. Quant. Electron. 1969. V. QE-5. № 9. P. 454–458.
2. Zhang T., Yonemura M., Kato Y. An array-grating compressor for high-power chirped-pulse amplification laser // Opt. Commun. 1998. V. 145. P. 367–376.
3. Fiorimi C., Sauteret C., Rouyer C., Blanshot N., Secnec S., Migus A. Temporal aberrations due to misalignments of a stretcher-compressor system and compensation // IEEE Jour. Quant. Electron. 1994. V. 30. № 7. P. 1662–1670.
4. Harimoto T., Shiraga H. Spatialtemporal distribution of chirped-pulse-amplification laser pulses in focal plane // University of Yamanashi, Institute of laser engineering, Osaka University. 2005. V. 2004. P. 53–54.
5. Wise S., Quetschke V., Desphande A.J., Mueller G., Reitze D.H., Tanner D.B., Whiting B.F., Chen Y., Tunnermann A., Kley E., Clausnitzer T. On the phase of light diffracted by gratings // Max-Planck-Institute for Gravitationsphysics, 14476 Golm, Germany. Department of Physics. University of Florida. March 2004.
6. Christov I.P., Tomov I.V. Large bandwidth pulse compression with diffraction gratings // Opt. Commun. 1986. V. 58. P. 338–342.
7. Harimoto T. Far-field pattern analysis for an array grating compressor // Jap. Jour. Appl. Phys. 2004. V. 43. № 4A. P. 1362–1365.
8. Cotel A., Castaing M., Pichon P., Le Blanc C. Phasedarray grating compression for high-energy chirped pulse amplification lasers // JOSA 2007/OPTICS EXPRESS. V. 15. № 5. P. 2742.
9. Винокурова В.Д., Герке Р.Р. Численное моделирование голограммных дифракционных решеток с покрытиями для компрессии мощных лазерных импульсов // Опт. и спектр. 1997. Т. 83. № 6. С. 990–994.
Полный текст
