超强激光科学卓越创新简报

(第四百四十八期)

2023年11月17日

上海光机所研制出国际最大~2m无拼缝脉冲压缩光栅

近日，上海光机所成功制备出超大口径（1620mm × 1070mm）的无拼缝脉冲压缩光栅，该口径面积是目前国际已知最大同类光栅元件2.9倍。脉冲压缩光栅是超强超短激光装置的核心部件，肩负压窄脉冲宽度和传输能量负载双功能，其口径大小与激光装置输出通量成正比。国际已有光栅制造技术已无法满足单路数十拍瓦到百拍瓦超强超短激光技术发展需求。

该光栅技术突破基于本所国际首创的超大口径反射式单次静态曝光技术。自2018年起，上海光机所充分发挥高功率激光元器件、加工、检测及大装置需求牵引的技术优势，先后突破大口径高精度离轴抛物面镜加工及其表面缺陷检测及抑制、曝光环境温流场稳定控制、大口径干涉光场调控、大面积光刻胶纳米涂层均匀制备、高精度曝光显影监测等系列关键技术。基于以上系列技术制作的超大尺寸无拼缝脉冲压缩光栅，平均效率高于93%@＞200nm带宽，掩膜的高度、槽型、均匀性和复形效果等关键指标符合预期，证明我所已经在工程能力上掌握了国际上唯一的实现途径，实现了我国在该领域的国际领跑。本阶段的技术突破不但为单路百拍瓦甚至艾瓦级超强超短激光解决了最主要的技术瓶颈，同时也为我国超强超短激光装置规模化建设提供了保障。

本研究获得国家重点研发计划、上海市战略新兴产业重大项目、中国科学院重大科研仪器研制等项目支持，以上系列技术突破得到了大连理工大学、清华大学、长春光机所、江苏雷博科学仪器有限公司和苏州宏策光电科技有限公司的重要支持和协作。

图1 制备的大口径光栅实体照

图2 光栅衍射效率谱线