[發明專利]包括感光材料的衍射激光光束均勻器及其制作方法

無效

• 申請號: 201010262077.8
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101995663A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 安迪·J·貝拉米安;克里斯多佛·A·埃貝斯;劉慶
• 申請（專利權）人: 勞倫斯·利弗莫爾國家安全有限責任公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02F1/29
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;陳煒

相關申請的交叉引用

同時提交以下兩個正規美國專利申請(包括這一個)，并且為了所有目的通過引用將另一申請的全部公開內容合并到該申請中：

●2009年8月19日提交的、題為“Method?and?System?forHomogenizing?Diode?Laser?Pump?Arrays”的申請第12/544,147號(代理人案號027512-001300US)；以及

●2009年8月19日提交的、題為“Diffractive?Laser?BeamHomogenizer?including?a?Photo-Active?Material?and?Method?ofFabricating?the?Same”的申請第12/544,161號(代理人案號027512-001400US)。

關于在聯邦贊助的研究或開發下做出的發明的權利的聲明

依照美國能源部與勞倫斯·利弗莫爾國家安全有限責任公司(Lawrence?Livermore?National?Securitty，LLC)之間的合約第DE-AC52-07NA27344號，美國政府擁有本發明中的權利。

背景技術

高平均功率二極管泵浦固態激光器經常具有近場中的非均勻空間分布或光束調制，并且可以具有高斯或多峰遠場。包括泵浦其它激光器、加工、激光沖擊生成以及激光燒蝕的若干重要激光應用在近場或遠場中要求平坦空間分布。

為了提供具有作為屏幕位置函數的均勻強度的圖像，視頻投影儀利用光束均勻器。典型地，這些光束均勻器是基于透鏡的均勻器。圖1是傳統微透鏡陣列光束均勻器的簡化圖。如圖1所示，微透鏡的第一二維方形陣列位于LA₁距微透鏡的第二二維方形陣列LA₂預定距離d的位置。微透鏡陣列是平凸的，具有拋物透鏡輪廓。距離d等于微透鏡的第二二維方形陣列的焦距f_LA2。微透鏡的第一二維方形陣列LA₁在等于f_LA1的距離聚焦入射準直光。因此，來自第一陣列中每個微透鏡的光散布到第二陣列中相應相鄰位置的若干微透鏡。微透鏡的第二二維方形陣列LA₂的輸出是準直且均勻的光束，其可以由透鏡L聚焦到遠場中的平頂(top?hat)分布，其在透鏡L的焦距f_L處。

圖1中示出的折射微透鏡陣列包括與光的波長相比較大的結構元件(feature)(即，微透鏡)。結果，與這些結構元件相關聯的結構出現在半勻化光束中。因為本發明的一些實施例利用相當于光的波長的衍射結構，因此在使用本發明的實施例產生的勻化輸出光束中避免了這樣較大結構的不均勻性，導致更大的光束均勻性和強度變化的降低。

圖2是傳統交叉柱面透鏡光束均勻器的簡化透視圖。圖2中示出的均勻器利用兩個聚光器C₁和C₂。每個聚光器(例如，聚光器C₁)包括具有拋物透鏡輪廓的折射平凸的柱面透鏡陣列210和212。柱面透鏡210和212安裝在中心玻璃板214的任一側。如光線220所示，由柱面透鏡210的第一線性陣列在距離f₁處聚焦光。如光線222所示，由柱面透鏡212的第二線性陣列利用焦距f₂在正交維度上聚焦光。具有匹配柱面透鏡陣列組的第二聚光器C₂位于距第一聚光器焦距的位置。

不管微透鏡陣列和交叉柱面透鏡光束均勻器的可用性，本領域存在對用于在高功率激光應用中使激光光束均勻的改善方法和系統的需要。

發明內容

本發明一般涉及激光系統。更特別地，本發明涉及用于使高功率激光光束均勻的方法和系統。僅作為示例，該方法和設備被應用到衍射光熱反射玻璃構件，其向激光光束提供相位修改，以提供具有基本均勻的強度分布的輸出。另外，本發明的實施例提供了制作大衍射光學元件的方法。將認識到的是，本發明具有更寬的應用范圍，并且可以被應用到其它激光系統。