Sự xuất hiện và phát triển nhanh chóng của laser xung siêu ngắn, cường độ cực cao đã cung cấp các điều kiện vật lý khắc nghiệt chưa từng có và các phương tiện thử nghiệm hoàn toàn mới cho con người, đồng thời trở thành biên giới mới nhất của khoa học và công nghệ laser quốc tế cũng như lĩnh vực cạnh tranh trọng tâm. . Cách tử nén xung là thành phần cốt lõi trong thiết bị laser siêu ngắn cường độ cực cao và khẩu độ của cách tử xác định giới hạn trên của công suất đầu ra laser. Sự phát triển trong và ngoài nước về phơi sáng quét chùm tia mịn, phơi nhiễm truyền trường giao thoa tĩnh, ghép phơi sáng và ghi chép cơ học và các phương pháp khác, không có khả năng chuẩn bị cách tử quy mô mét hai chiều.
Hình 1 Kết quả sai số toàn tần số của hệ thống phơi sáng gương parabol ngoài trục Φ300mm: (a) Sai số hình dạng bề mặt tần số thấp của gương ngoài trục được đo bằng giao thoa kế Zygo 4-inch. (b) Hình ảnh sai số tần số trung bình và phân bố trường ánh sáng thu được sau khi lọc theo mô hình; (c) Lỗi tần số cao thu được khi sử dụng máy phân tích ánh sáng trắng Zygo với thấu kính 20x và ảnh chụp mặt nạ cách tử được đo bằng kính hiển vi. (d) Đường cong mật độ phổ công suất 1D.
Viện Máy quang học Thượng Hải (SIOM) đã đề xuất một kế hoạch cải tiến để chế tạo các cách tử nén xung quy mô mét bằng cách sử dụng hệ thống phơi sáng phản xạ ngoài trục đường kính lớn. Cốt lõi của chương trình là sử dụng gương parabol ngoài trục có độ chính xác cao để tạo thành hai chùm ánh sáng song song nhằm tạo ra trường ánh sáng tiếp xúc đồng đều trên quy mô lớn và độ đồng đều của trường ánh sáng chủ yếu được xác định bởi lỗi bề mặt của tắt -Gương parabol có trục, đặc biệt ở các lỗi tần số trung và cao. Do thiếu hệ thống đánh giá định lượng các lỗi sản xuất về tính đồng nhất của trường ánh sáng và quy trình gia công có độ chính xác cao liên quan với sự hội tụ nhất quán các lỗi trên dải tần nên vẫn chưa có tiền lệ thành công.
Dựa trên lý thuyết nhiễu xạ trường ánh sáng tự do, nhóm nghiên cứu đã thiết lập mô hình ánh xạ giữa sai số dải tần trên bề mặt gương parabol lệch trục phản xạ và tính đồng nhất của trường ánh sáng tiếp xúc, thiết lập hệ chỉ số định lượng cho tần số lỗi dải tần của hình dạng bề mặt gương, sau đó đưa ra một công nghệ xử lý tiên tiến để hội tụ nhất trí lỗi dải tần đầy đủ của gương phơi sáng. Theo hệ thống đánh giá chỉ số do mô hình xác định, sai số tần số trung bình và tần số cao của gương phơi sáng phải lớn hơn lần lượt là 0,65 nm và 0,5 nm, và do đó, một hệ thống phơi sáng phản xạ ngoài trục Φ300 mm được chế tạo bằng cách áp dụng công nghệ xử lý ở trên. Trong hệ thống này, RMS của gương bị triệt tiêu xuống 0,586 nm và 0,462 nm, đồng thời loại bỏ hoàn toàn lỗi định kỳ và lỗi sọc thông thường. Cuối cùng, cách tử nhiễu xạ màng điện môi đa lớp (MLD) có kích thước 200 mm×150 mm đã được chế tạo thành công bằng hệ thống phơi sáng này, với hiệu suất nhiễu xạ trung bình là 98,1% ở mức -1 và PV mặt sóng nhiễu xạ tốt hơn hơn 0,3 bước sóng.
Nghiên cứu chế tạo cách tử nhiễu xạ khẩu độ lớn này cung cấp một phương pháp mới cho sự phát triển tiếp theo của thiết bị laser công suất cao 100 pat-watt cần thiết cho cách tử nén xung cấp mét để đặt nền tảng kỹ thuật.
Hình 2 Mặt sóng nhiễu xạ và phân bố hiệu suất của cách tử MLD 200mm×150mm: (a) mặt sóng nhiễu xạ cấp -1. (b) 0-mặt sóng nhiễu xạ mức. (c) +1-mặt sóng nhiễu xạ mức. (d) Hiệu suất nhiễu xạ của cách tử MLD ở 1740 l/mm, với hiệu suất nhiễu xạ đồng đều trong khẩu độ hiệu dụng ở bước sóng 1053 nm (Ave=98.1%, σ=0.3%, Max {{ 12}},6%). (e) Hình ảnh vật lý của cách tử MLD sử dụng phương pháp phơi sáng phản xạ.
