中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室和高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合針對(duì)光束大角度偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的角度放大器――級(jí)聯(lián)復(fù)用體布拉格光柵進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功制備出了工作波長(zhǎng)為1064nm的3塊4通道復(fù)用體布拉格光柵，級(jí)聯(lián)得到的角度放大器具有12個(gè)通道，各通道的衍射效率均達(dá)80%以上，并具有良好的偏振無(wú)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(xué)相控陣相結(jié)合可實(shí)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(jī)械光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、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(shí)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(xué)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(shí)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：第一層LCOPA通過(guò)對(duì)激光光束的小角度轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)對(duì)全息光柵的照射部位選擇，然后利用體布拉格光柵(VBG)實(shí)現(xiàn)激光光束的離散大角度偏轉(zhuǎn)，最后利用LCOPA實(shí)現(xiàn)對(duì)出射光束偏轉(zhuǎn)角度的精確控制和填充。目前，國(guó)際上關(guān)于VBG作為角放大器的研究除幾項(xiàng)專利技術(shù)外，深入系統(tǒng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)上的實(shí)現(xiàn)尚未見(jiàn)報(bào)道。
 

　　在該項(xiàng)研究中，研究人員綜合考慮了光熱敏折變玻璃的最大折射率調(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?dāng)_影響，以及激光發(fā)散角對(duì)體光柵衍射效率的影響等因素后，進(jìn)行了角度放大器的多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。理論分析結(jié)果表明，光熱敏折變玻璃的最大折射率調(diào)制范圍和激光光束的發(fā)散角是限制體光柵各通道最大衍射效率的主要因素。多塊多通道復(fù)用體光柵級(jí)聯(lián)的方式可以有效解決這一問(wèn)題。
 

　　此外，通過(guò)對(duì)稱的光柵通道設(shè)計(jì)，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(jí)聯(lián)，實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了-45°~45°的一維大角度離散偏轉(zhuǎn)，各通道衍射效率達(dá)80%以上并表現(xiàn)出偏振無(wú)關(guān)特性。該項(xiàng)工作為基于復(fù)用體光柵的角度放大器的理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)制備提供了清晰詳實(shí)的指導(dǎo)，對(duì)促進(jìn)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(shí)也為基于復(fù)用體光柵的二維角度放大器的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
 

　　(原文標(biāo)題：上海光機(jī)所在體布拉格光柵角度放大器研究方面取得進(jìn)展)