【儀表儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室和高功率激光單元技術(shù)實驗室聯(lián)合針對光束大角度偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的角度放大器——級聯(lián)復(fù)用體布拉格光柵進行了優(yōu)化設(shè)計，成功制備出了工作波長為1064nm的3塊4通道復(fù)用體布拉格光柵，級聯(lián)得到的角度放大器具有12個通道，各通道的衍射效率均達80%以上，并具有良好的偏振無關(guān)特性。將該角度放大器與小角度連續(xù)偏轉(zhuǎn)放大器件如液晶光學相控陣相結(jié)合可實現(xiàn)光束在±45°角范圍的一維空間大角度連續(xù)偏轉(zhuǎn)。
非機械光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于激光雷達、自由空間光通信、高能激光系統(tǒng)等領(lǐng)域。大角度空域掃描在微波頻段容易實現(xiàn)，而在近紅外光波段，由于受到工藝水平及物理極限的限制，目前使用的單一器件如液晶光學相控陣(LCOPA)或者液晶偏振光柵等只能在小角度范圍內(nèi)連續(xù)偏轉(zhuǎn)。
為了實現(xiàn)高能激光系統(tǒng)中的空間大角度光束連續(xù)偏轉(zhuǎn)，目前已有的一種方案是雙LCOPA加體布拉格光柵的方法：層LCOPA通過對激光光束的小角度轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)對全息光柵的照射部位選擇，然后利用體布拉格光柵(VBG)實現(xiàn)激光光束的離散大角度偏轉(zhuǎn)，后利用LCOPA實現(xiàn)對出射光束偏轉(zhuǎn)角度的控制和填充。目前，上關(guān)于VBG作為角放大器的研究除幾項技術(shù)外，深入系統(tǒng)的理論研究和實驗上的實現(xiàn)尚未見報道。
在該項研究中，研究人員綜合考慮了光熱敏折變玻璃的大折射率調(diào)制范圍、較小的吸收損耗和走離距離要求、多通道之間的串擾影響，以及激光發(fā)散角對體光柵衍射效率的影響等因素后，進行了角度放大器的多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。理論分析結(jié)果表明，光熱敏折變玻璃的大折射率調(diào)制范圍和激光光束的發(fā)散角是限制體光柵各通道大衍射效率的主要因素。多塊多通道復(fù)用體光柵級聯(lián)的方式可以有效解決這一問題。
此外，通過對稱的光柵通道設(shè)計，每塊4通道光柵只需搭建2套曝光光路，大大提高了復(fù)用體光柵的制備效率。將多次曝光和單次熱處理得到的幾塊復(fù)用體光柵依次級聯(lián)，實驗上實現(xiàn)了-45°~45°的一維大角度離散偏轉(zhuǎn)，各通道衍射效率達80%以上并表現(xiàn)出偏振無關(guān)特性。該項工作為基于復(fù)用體光柵的角度放大器的理論設(shè)計和實驗制備提供了清晰詳實的指導(dǎo)，對促進復(fù)用體光柵在光束大角度連續(xù)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要意義，同時也為基于復(fù)用體光柵的二維角度放大器的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
(原文標題：上海光機所在體布拉格光柵角度放大器研究方面取得進展)
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