Nedavno je Odjel za tehnologiju i inženjerstvo laserskih komponenti velike snage Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve Kineske akademije znanosti (SIPM, CAS) postigao novi napredak u istraživanju sustava indeksa optičkih komponenti impulsne kompresijske rešetke dvosnopni statički interferometrijski holografski ekspozicijski sustav i proces kontrole homogenosti ekspozicijskog svjetlosnog polja. Istraživanje je prvi put uspostavilo sustav kvantitativne procjene jednolikosti optičkog polja ekspozicije refleksije i uspješno realiziralo verifikaciju primjene u sustavu ekspozicije refleksije malog promjera. Rezultati istraživanja sažeti su kao "Specifikacije i kontrola grešaka prostorne frekvencije komponenata u dvozračnoj laserskoj statičkoj holografskoj ekspoziciji za tkaninu rešetkaste kompresije impulsa". Povezani rezultati istraživanja objavljeni su u High Power Laser Science and Engineering pod naslovom "Specifikacije i kontrola grešaka prostorne frekvencije komponenata u laserskoj statičkoj holografskoj ekspoziciji s dvije zrake za izradu pulsne kompresijske rešetke".
Pojava i brzi razvoj lasera ultra-visokog intenziteta, ultra-kratkog pulsa omogućili su ekstremne fizičke uvjete bez presedana i nova eksperimentalna sredstva za ljudska bića, te su postali najnovija granica međunarodne laserske znanosti i tehnologije i fokus natjecanja. Rešetka za kompresiju impulsa ključna je komponenta laserskog uređaja ultravisokog intenziteta i ultrakratkog lasera, a otvor rešetke određuje gornju granicu izlazne snage lasera. Domaći i strani razvoj ekspozicije skeniranja finim snopom, ekspozicije prijenosu polja statičke interferencije, spajanja ekspozicije i mehaničkog pisanja i drugih metoda, nemaju mogućnosti pripreme dvosmjerne rešetke na mjernoj skali.
Šangajski institut za optičke strojeve (SIOM) predložio je inovativnu shemu za izradu kompresijskih rešetki impulsa na metarskoj skali korištenjem izvanosnog reflektivnog sustava ekspozicije velikog kalibra. Srž programa je upotreba visokopreciznih paraboličkih zrcala izvan osi za formiranje dvije paralelne zrake svjetlosti za konstruiranje širokog raspona svjetlosnog polja jednolike ekspozicije, a jednolikost svjetlosnog polja uglavnom je određena paraboličnim zrcalom izvan osi površinska pogreška, posebno u visokofrekventnoj pogrešci. Zbog nedostatka kvantitativnog sustava ocjenjivanja grešaka u proizvodnji ujednačenosti svjetlosnog polja i povezanog procesa obrade visoke preciznosti s dosljednom konvergencijom pogrešaka u cijelom frekvencijskom rasponu, još uvijek ne postoji uspješan presedan.
Na temelju teorije difrakcije slobodnog svjetlosnog polja, tim je uspostavio model preslikavanja između pogreške frekvencijskog pojasa na površini izvanosnih paraboličkih zrcala izloženih refleksiji i homogenosti svjetlosnog polja ekspozicije, uspostavio sustav kvantitativnog indeksa za frekvenciju pogrešku pojasa oblika površine zrcala, a zatim je iznio inovativnu tehnologiju obrade za jednoglasnu konvergenciju pogreške punog frekvencijskog pojasa zrcala za ekspoziciju. Prema sustavu procjene indeksa određenom modelom, srednje i visokofrekventne pogreške zrcala ekspozicije trebale bi biti bolje od 0.65 nm odnosno 0.5 nm, i prema tome, sustav reflektivne ekspozicije izvan osi od Φ300 mm proizveden je usvajanjem gornje tehnologije obrade. U ovom sustavu, RMS zrcala je potisnut na 0.586 nm i 0.462 nm, a periodička pogreška i pogreška regularne pruge potpuno su eliminirane. Konačno, difrakcijska rešetka s višeslojnim dielektričnim filmom (MLD) veličine 200 mm×150 mm uspješno je proizvedena korištenjem ovog sustava izlaganja, s prosječnom učinkovitošću difrakcije od 98,1% na razini -1 i PV valnom frontom difrakcije boljom od 0,3 valne duljine.
Ovo istraživanje za proizvodnju difrakcijske rešetke s velikim otvorom blende pruža novi način za naknadni razvoj laserskog uređaja velike snage od 100 pat-wata koji je potreban za kompresijsku rešetku impulsa na metarskoj skali koja je postavila tehnički temelj.
Povezani rad poduprli su Ključni program istraživanja i razvoja Ministarstva znanosti i tehnologije, Fond za mlade Nacionalne zaklade za prirodne znanosti Kine, Program za jedrenje mladih znanstvenih i tehnoloških talenata Općinskog povjerenstva za znanost i tehnologiju Šangaja i Općinski program Šangaja Posebni fondovi za razvoj strateških industrija u nastajanju, među ostalim fondovima.
Slika 1. Rezultati pogreške pune frekvencije sustava ekspozicije paraboličnog zrcala izvan osi Φ300 mm: (a) Niskofrekventna pogreška oblika lica zrcala izvan osi mjerena pomoću 4-inčnog Zygo interferometra. (b) Slike pogreške srednje frekvencije i distribucije svjetlosnog polja dobivene nakon filtriranja prema modelu; (c) Visokofrekventna pogreška dobivena uporabom Zygo profilera bijelog svjetla s lećom od 20x i fotografije rešetkaste maske mjerene mikroskopom. (d) 1D krivulja spektralne gustoće snage.
Slika 2 Difrakcijska valna fronta i distribucija učinkovitosti 200 mm × 150 mm MLD rešetke: (a) -1 razina difrakcijske valne fronte. (b) valna fronta 0-razine difrakcije. (c) +1-razina difrakcijske valne fronte. (d) Difrakcijska učinkovitost MLD rešetke pri 1740 l/mm, s ravnomjernom difrakcijskom učinkovitošću unutar efektivnog otvora pri 1053 nm (Ave=98.1%, σ=0.3%, Max {{ 12}}.6%). (e) Fizička slika MLD rešetke korištenjem metode izlaganja refleksijom.
