产品概述
SSI Optics Pulse Compression Gratings（脉冲压缩衍射光栅）是专为超快激光系统设计的特种衍射光栅，广泛应用于啁啾脉冲放大（CPA）系统中的脉冲展宽和压缩环节。这类光栅需要在极宽的带宽范围内保持高且平坦的衍射效率，同时在承受高峰值功率激光辐照时保持光学元件的完整性和性能稳定性。SSI Optics 脉冲压缩光栅采用优化的闪耀全息工艺和多层介质膜系设计，可在数十纳米的带宽范围内实现接近95%的衍射效率，满足飞秒和皮秒激光系统的苛刻技术要求。
脉冲压缩光栅的制造面临多项技术挑战：首先需要在极宽的带宽上实现平坦的衍射效率曲线，这对刻槽的剖面参数和镀膜设计提出了极高要求；其次光栅必须能够承受高峰值功率激光脉冲的辐照而不发生光学损伤，这要求光栅表面具有极高的激光损伤阈值（LIDT）；此外，光栅的波前畸变必须控制在极小范围内，以保证压缩后脉冲的时间和空间质量。SSI Optics 通过先进的离子束刻蚀技术和多层介质膜镀膜方案，成功解决了上述技术难题。
光栅基底采用超低膨胀系数的熔融石英或BK7光学玻璃，经过超精密抛光和严格的面形检验，确保波前畸变低于λ/10（@632.8nm）。介质膜系采用高损伤阈值的氧化物材料（如HfO₂/SiO₂）交替沉积而成，配合优化的膜层电场分布设计，将光栅的激光损伤阈值提升至1 J/cm²以上（@800 nm, 100 fs）。光栅刻槽剖面经过精确的形貌优化，在目标带宽内实现最佳的衍射效率均匀性。
产品特点
- 超宽带高衍射效率：在数十纳米带宽范围内保持高于93%的衍射效率，效率曲线平坦度优于±1%，满足飞秒脉冲的宽谱放大和压缩需求。
- 高激光损伤阈值：采用高损伤阈值氧化物介质膜系和优化电场分布设计，LIDT可达1 J/cm²以上（@800nm, 100fs），适应高能量超快激光系统。
- 优异的波前质量：基板经过超精密抛光，波前畸变小于λ/10（@632.8nm），保证压缩脉冲的近衍射极限光束质量和聚焦特性。
- 低色散畸变：优化的光栅设计将色散高阶项控制在极小范围，确保脉冲压缩后无明显的时域旁瓣和基座结构。
- 高可靠性封装：采用无应力安装和热补偿结构设计，在不同环境温度和激光功率水平下保持光栅参数的稳定性。
- 多种波长定制：可针对Ti:Sapphire（800nm）、Yb:YAG（1030nm）和OPCPA等不同激光体系定制中心波长和带宽。
制造与质量保证
SSI Optics Pulse Compression Gratings 脉冲压缩衍射光栅 采用经过验证的成熟光学设计和精密制造工艺，从原材料筛选到成品出厂建立了一整套完整的质量保证体系。产品设计阶段运用先进的光学仿真工具进行性能预测和优化，确保理论设计与实际制造之间的偏差控制在允许范围内。制造过程中采用超精密加工设备和经过培训的技术人员，严格按照作业指导书进行每道工序的操作和检验。产品出厂前经过全面的光学性能测试和环境可靠性验证，包括表面质量检查、面形精度测量、光谱性能测试以及环境适应性试验在内的多项检测项目，确保交付给客户的产品符合技术规格要求。产品在长期使用过程中的性能稳定性和可靠性同样经过充分验证，可满足客户对产品质量的严格要求。
技术优势
脉冲压缩光栅的核心技术在于多层介质膜的设计与制造。与传统金属膜光栅相比，多层介质膜光栅（MLDG）利用介质膜层的高反射率特性，在宽带宽内实现高效率的同时大幅提升激光损伤阈值。SSI Optics 在设计阶段使用严格耦合波分析（RCWA）算法对刻槽参数和膜层结构进行联合优化，在目标带宽内反复迭代以获得最优的效率和阈值平衡。镀膜过程采用离子辅助电子束蒸发或离子束溅射技术，膜层厚度精确控制在亚纳米级别，每层膜的光学厚度通过宽带光学监控系统实时反馈调整。刻槽通过全息干涉记录在光刻胶上，再经离子束刻蚀精确转移到介质膜表面，刻槽剖面可通过调节离子束入射角和刻蚀时间进行精确控制。最终产品经过激光损伤阈值测试、效率光谱扫描和波前检测等多项质量检验。
型号与技术参数
| 型号 | 中心波长(nm) | 刻槽密度(线/mm) | 带宽(nm) | 效率 | LIDT (J/cm²) |
|---|---|---|---|---|---|
| PCG-800-1740 | 800 | 1740 | ≥40 | ≥94% | ≥1.0 |
| PCG-800-1480 | 800 | 1480 | ≥50 | ≥93% | ≥1.2 |
| PCG-1030-1740 | 1030 | 1740 | ≥40 | ≥93% | ≥1.0 |
| PCG-1030-1480 | 1030 | 1480 | ≥50 | ≥92% | ≥1.2 |
| PCG-1064-1500 | 1064 | 1500 | ≥30 | ≥90% | ≥1.5 |
| PCG-CUSTOM | 定制 | 定制 | 定制 | ≥90% | ≥1.0 |
通用参数
| 参数项目 | 规格说明 |
|---|---|
| 光栅类型 | 多层介质膜闪耀全息光栅 (MLDG) |
| 中心波长 | 800 nm / 1030 nm / 1064 nm / 定制 |
| 刻槽密度 | 1400 – 1800 线/mm |
| 衍射效率 | ≥90% – 95%（带宽内平坦度±1%） |
| 激光损伤阈值 | ≥ 1.0 J/cm² (@800nm, 100fs, 1kHz) |
| 波前畸变 | ≤ λ/10 @ 632.8 nm |
| 基底材料 | 熔融石英 / BK7 |
| 适用脉宽 | 20 fs – 10 ps |
典型应用
- 啁啾脉冲放大系统：作为CPA系统的核心色散元件，分别用于展宽器和压缩器，实现超短脉冲的高能量放大而不损伤增益介质。
- 飞秒激光加工：用于飞秒激光微纳加工系统中的脉冲压缩环节，提供高能量超短脉冲以实现精密材料加工。
- 强场物理实验：用于高功率激光装置中的脉冲压缩，产生TW至PW量级的超高峰值功率激光脉冲。
- 超快光谱学：用于泵浦-探测光谱、二维电子光谱等超快测量系统，提供稳定的飞秒脉冲光源。
- 生物医学成像：用于多光子显微镜和相干反斯托克斯拉曼散射成像系统，提供高能量超短脉冲激发源。
- 激光等离子体加速：用于激光尾场电子加速器中的驱动激光脉冲压缩，产生产生高加速梯度的超短脉冲。
选购与定制服务
SSI Optics SSI Optics Pulse Compression Gratings 脉冲压缩衍射光栅 系列产品通过元锤在中国市场销售并提供技术支持。客户在选择产品时，需要明确以下关键参数：目标工作波段、光学性能指标（反射率、透过率、分辨率等）、环境使用条件（温度范围、湿度、振动等）以及机械接口要求（尺寸、安装方式等）。元锤的技术团队可以根据客户提供的应用场景和系统参数，推荐最合适的产品型号和配置方案。对于标准产品无法满足的特殊需求，SSI Optics 可提供从设计到制造的全流程定制服务，包括特殊尺寸、非常规镀膜曲线和异形光学元件的定制开发。
元锤还提供样品测试、批量交付和技术培训等增值服务，确保客户能够正确选型和使用产品。如需了解更多产品信息或获取技术建议，欢迎随时联系元锤专业团队。
使用与维护
SSI Optics Pulse Compression Gratings 脉冲压缩衍射光栅 产品在使用过程中需要注意以下几点，以确保长期稳定的光学性能和可靠的工作状态：首先，光学元件应避免直接接触手指或硬物，防止表面划伤和污染。操作时应佩戴洁净的手套或使用专业光学镊子，仅接触元件的非光学面。其次，产品储存环境应保持清洁干燥，建议温度控制在 15-30°C、相对湿度低于 60% 的稳定环境中。长期不使用时，应将产品放入配备干燥剂的原装包装或专用光学元件储存盒中。第三，如果光学表面出现污渍或指纹，应及时使用专业光学清洁工具进行清洁处理，不可使用普通纸巾或布料擦拭。最后，在将产品集成到光学系统时，应避免施加过大的机械应力和不均匀的热应力，防止因安装不当导致的光学性能劣化。按照以上使用和维护指南操作，可以有效延长产品的使用寿命并保持其优异的光学性能。
关于元锤
元锤是专业的进口精密光学仪器与元件供应商，致力于将全球领先的光学技术引入中国市场。作为 SSI Optics 在中国区的授权合作伙伴，元锤为客户提供从产品选型、技术咨询到采购交付的全流程服务。我们深入了解超快激光脉冲压缩光栅技术在各行业中的应用需求，助力科研机构与工业企业实现更精确的测量与更高效的研发。通过与客户的紧密合作，元锤持续优化产品选型建议和技术支持方案，确保每一件产品都能在最合适的应用场景中发挥最大价值。
相关资料
- SSI Optics 脉冲压缩光栅产品手册 (PDF)
- MLDG 技术白皮书
- 超快激光系统光栅选型指南
- CPA 系统设计与优化指南