超寬帶互補啁啾反射鏡對在超快激光系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　一、工作原理與核心技術(shù)

　　通過改變反射鏡的折射率分布，利用光的干涉效應(yīng)補償色散。其表面由特殊介質(zhì)膜構(gòu)成，這些介質(zhì)膜的折射率按照"啁啾"結(jié)構(gòu)排列，不同頻率的光進(jìn)入反射鏡結(jié)構(gòu)的深度不同，從而被不同程度地延遲或加速，最終在反射光中引入與光纖色散相反的效應(yīng)。

　　核心技術(shù)特點：

　　1、寬帶鍍膜設(shè)計：涵蓋650-1350nm波長范圍，覆蓋Ti:sapphire和Yb摻雜光纖等常用超快波長，可提供-60fs?的負(fù)群延遲色散(GDD)，平均反射率>99%（p偏振）

　　2、互補結(jié)構(gòu)：相互匹配的反射鏡對執(zhí)行不同相位的GDD振蕩，實現(xiàn)接近恒定的GDD性能，震蕩極小

　　3、高表面質(zhì)量：表面質(zhì)量達(dá)到10-5級別，有效孔徑為80%，后表面為商業(yè)拋光

　　二、在超快激光系統(tǒng)中的應(yīng)用場景

　　1、啁啾脈沖放大器系統(tǒng)（CPA）

　　在啁啾脈沖放大器中，超寬帶互補啁啾反射鏡對用于脈沖壓縮階段。當(dāng)飛秒脈沖經(jīng)過增益介質(zhì)后會產(chǎn)生色散展寬，通過反射鏡對的多次反射，可精確補償正色散，將脈沖壓縮至短至3fs的極限脈寬。相比傳統(tǒng)的光柵對和棱鏡對，啁啾反射鏡對具有結(jié)構(gòu)緊湊、插入損耗低、對光路不敏感等優(yōu)勢，特別適合高重復(fù)頻率飛秒激光系統(tǒng)。

　　2、超寬帶激光振蕩器

　　在鈦寶石激光器等超寬帶激光振蕩器中，諧振腔內(nèi)的色散管理至關(guān)重要。超寬帶互補啁啾反射鏡對通過3°入射角實現(xiàn)多次反射，有效補償腔內(nèi)光學(xué)元件引入的色散，支持亞10fs超短脈沖的穩(wěn)定鎖模。上海光機所研制的啁啾鏡對在700-1020nm波段內(nèi)GDD為-70±30fs?，反射率R>99.7%，成功實現(xiàn)了10fs量級脈沖的穩(wěn)定輸出。

　　3、光通信系統(tǒng)

　　在光纖通信系統(tǒng)中，色散效應(yīng)會導(dǎo)致信號展寬和碼間干擾。超寬帶互補啁啾反射鏡對可補償光纖傳輸過程中的色散，提高光信號的傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過精確控制群延遲色散，能夠顯著提升通信系統(tǒng)的傳輸距離和帶寬容量。

　　三、與傳統(tǒng)色散補償器件的對比：

　　- vs棱鏡對：啁啾鏡對體積更小、結(jié)構(gòu)更緊湊，無空間啁啾問題，插入損耗更低；

　　- vs光柵對：啁啾鏡對色散補償量更高，無高階衍射影響，更適合寬帶應(yīng)用；

　　- vsGTI鏡：啁啾鏡對帶寬更寬，色散曲線更平滑，適用于超寬帶系統(tǒng)；

　　四、選型與配置建議

　　1、選型要點：

　　- 波長匹配：根據(jù)激光系統(tǒng)工作波長選擇對應(yīng)范圍（650-1350nm或定制）；

　　- GDD需求：計算系統(tǒng)所需色散補償量，選擇合適GDD值的反射鏡對；

　　- 功率等級：高功率應(yīng)用需選擇高損傷閾值產(chǎn)品；

　　- 入射角：3°入射角適用于多次反射配置，5°或10°適用于特定應(yīng)用場景；

　　2、配置建議：

　　- 使用無邊緣膠粘調(diào)整架（如POLARIS-K1C4）安裝，最大限度增加反射次數(shù)；

　　- 確保入射角與設(shè)計值匹配，保持鏡面清潔避免劃傷；

　　- 在危險區(qū)域選擇隔爆型或本安型產(chǎn)品，確保防爆安全；

　　超寬帶互補啁啾反射鏡對通過其優(yōu)異的色散補償性能和緊湊結(jié)構(gòu)，已成為超快激光技術(shù)的核心元件，在科學(xué)研究、工業(yè)加工、光通信等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。