一种全像传递的柱面镜展宽器的制作方法

专利2026-03-09  11


本发明涉及超短激光,更具体的说是涉及一种全像传递的柱面镜展宽器。


背景技术:

1、在超短激光装置中,为了避免光学元件的损伤和获取更高的增益,激光都需要在时域进行展宽,目前最常见使用的展宽器构型是传统单光栅offner型展宽器,但在面向未来发展数十拍瓦激光,需求更宽的光谱带宽、更高的信噪比,以及更好的光束空间质量时,传统单光栅offner型展宽器则受到诸多限制,相比之下柱面镜展宽器则更具备这种潜力。

2、相比于传统单光栅offner型展宽器,柱面镜展宽器能输出更高信噪比的激光,并且系统像差更小,输出激光的空间质量也更好。但该构型仍存在其他问题,如在该展宽器中,由于采用了柱面镜,激光只有一维是聚焦的,在这一维上激光的像面会向后传递一段距离,但在另外一维激光是自由传输的,在这一维度上激光的像面不会发生变化,因此激光经过该展宽器后在空间二维方向的像面位置发生分离。当二维像面发生分离时,一方面会使后续传输过程中激光的近场调制度增加,加剧了光学元件的损伤风险;另一方面会造成激光近场不均匀,影响功率密度。

3、因此,如何提供一种输出激光二维像面一致的柱面镜展宽器是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种全像传递的柱面镜展宽器,解决了柱面镜展宽器输出激光二维像面不一致的问题。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

3、一种全像传递的柱面镜展宽器,包括:补偿组件、光栅组件和镜片组件;

4、所述光栅组件包括第一光栅和第二光栅,所述镜片组件包括凹柱面反射镜、凸柱面反射镜、第一平面反射镜、屋脊镜;

5、激光依次经过所述补偿组件进行像传递与补偿,随后所述激光经过所述第一光栅反射进入所述凹柱面反射镜,经所述凹柱面反射镜反射至所述凸柱面反射镜,经所述凸柱面反射镜再次反射回所述凹柱面反射镜,经所述凹柱面反射镜反射到第二光栅,完成一程展宽;完成一程展宽后所述激光通过所述第二光栅反射至所述第一平面反射镜,所述第一平面反射镜将所述激光反射至所述第二光栅,随后所述激光沿所述一程展的光路逆向返回至所述第一光栅,完成二程展宽;完成二程展宽后所述激光经所述第一光栅反射至所述屋脊镜,所述屋脊镜将所述激光再次导入至所述第一光栅,所述激光沿所述一程展宽的光路完成三程展宽,沿所述二程展宽的光路完成四程展宽,并由所述第一光栅射出。

6、优选的,所述补偿组件包括第一柱透镜和第二柱透镜。

7、优选的,所述屋脊镜包括两个反射镜。

8、优选的,所述第一柱透镜与所述第二柱透镜间距为6r,其中,r为凹柱面反射镜的曲率半径。

9、优选的,所述凸柱面反射镜的曲率半径为

10、优选的,所述第一柱透镜和所述第二柱透镜放置于第一光栅前,且所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的聚焦方向与所述凹柱面反射镜或凸柱面反射镜的聚焦方向垂直;

11、优选的,所述凹柱面反射镜和所述凸柱面反射镜的圆心以及所述第一光栅的中心点重合。

12、优选的,所述第一光栅与所述第二光栅平行放置。

13、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种全像传递的柱面镜展宽器,通过设置的补偿组件能够将没有聚焦的一维激光向后传递,使激光经过展宽后在空间二维方向的像面位置一致,降低光学元件的损伤风险,使输出的激光形态更好、强度更高。



技术特征:

1.一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,包括:补偿组件、光栅组件和镜片组件;

2.根据权利要求1所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述补偿组件包括第一柱透镜和第二柱透镜。

3.根据权利要求1所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述屋脊镜包括两个反射镜。

4.根据权利要求2所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述第一柱透镜与所述第二柱透镜间距为6r,其中,r为凹柱面反射镜的曲率半径。

5.根据权利要求4所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述凸柱面反射镜的曲率半径为

6.根据权利要求5所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述第一柱透镜和所述第二柱透镜放置于第一光栅前,且所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的聚焦方向与所述凹柱面反射镜或凸柱面反射镜的聚焦方向垂直。

7.根据权利要求6所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述凹柱面反射镜和所述凸柱面反射镜的圆心以及所述第一光栅的中心点重合。

8.根据权利要求7所述的一种全像传递的柱面镜展宽器,其特征在于,所述第一光栅与所述第二光栅平行放置。


技术总结
本发明公开了一种全像传递的柱面镜展宽器,属于超短激光领域,可用于超短激光的展宽过程,具体包括补偿组件、光栅组件和镜片组件;光栅组件包括第一光栅和第二光栅,镜片组件包括凹柱面反射镜、凸柱面反射镜、第一平面反射镜、屋脊镜。本发明首次提出了采用柱透镜组成的像传递系统对柱面镜展宽器的像传递关系进行预补偿,解决了现有柱面镜展宽器的像传递关系在二维空间不一致的问题,可以输出高空间质量的激光。

技术研发人员:胡必龙,左言磊,王逍,李伟,吴朝辉,李钊历,母杰,王晓东,曾小明
受保护的技术使用者:中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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