高衍射效率偏振无关合束光栅的双层梯形槽形设计与分析

作     者：孙澳 王瑞鹏 孙雨琦 王新宇 李文昊 姜岩秀 SUN Ao;WANG Rui-Peng;SUN Yu-Qi;WANG Xin-Yu;LI Wen-Hao;JIANG Yan-Xiu

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院大学 

基　　金：国家重点研发计划(No.2023YFF0715802) 国家自然科学基金青年基金(No.12105288,No.U21A20509) 中国科学院青年创新促进会项目(No.2022218) 吉林省自然科学基金项目(No.20210101139JC) 

出 版 物：《中国光学(中英文)》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2025年第18卷第1期

页      码：53-62页

摘      要：为了满足强激光系统对于合束光栅的宽带、高衍射效率及偏振无关的需求，本文提出了一种具有双层梯形结构的偏振无关合束光栅。首先，基于严格耦合波理论，建立了一种以粒子群优化算法为核心的偏振无关合束光栅设计模型，通过随机生成特征波长实现效率特性寻优。然后，详细分析了单层梯形和双层梯形结构光栅的槽深、占宽比、侧壁倾角等结构参数对光栅衍射效率及带宽的影响。最后，对两种结构光栅的电场增强特性进行分析讨论。结果表明，双层梯形结构偏振无关合束光栅在51 nm(1 038～1 089 nm)带宽范围内实现99%以上的理论衍射效率，相比传统单层梯形结构具有更大的工艺容差，容差范围内均满足30 nm带宽和98%的高衍射效率，同时具有更低的光栅近场增强，可以拥有更强的抗激光损伤能力。本文提出的宽带高衍射效率双层梯形结构光栅可以提高激光系统的输出功率，在激光合束领域具有重大的应用价值。

主 题 词：衍射光栅 偏振无关 工艺容差 电场 

学科分类：070207[070207] 080901[080901] 07[理学] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/CO.2024-0083

馆 藏 号：203157185...