[發明專利]一種用于靶點焦斑整形和光束勻滑的激光設備有效

申請號：	201410255412.X	申請日：	2014-06-10
公開（公告）號：	CN104102009B	公開（公告）日：	2017-03-22
發明（設計）人：	耿遠超;李平;張穎;黃晚晴;王文義;劉蘭琴;粟敬欽;鄭萬國	申請（專利權）人：	中國工程物理研究院激光聚變研究中心
主分類號：	G02B27/09	分類號：	G02B27/09;G02B27/28
代理公司：	北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369	代理人：	史霞
地址：	621900 四川***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于靶點焦斑整形光束激光設備
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種在高功率固體激光驅動器中，應用激光遠場焦斑整形技術和光束勻滑技術的光路系統，具體涉及一種用于靶點焦斑整形和光束勻滑的激光光路。

背景技術

在高功率固體激光驅動器中，靶點焦斑整形和勻滑是激光驅動慣性約束聚變(ICF)實驗中的關鍵技術。無論是在直接驅動還是在間接驅動中，為了提高靶的輻照均勻性，降低激光等離子體作用過程中的各種不穩定性，需要利用焦斑整形和光束勻滑技術獲得特定形狀的激光焦斑且在一定焦深內保持焦斑的形狀和均勻性。目前用于焦斑整形的器件是連續相位板(CPP)，其原理是給光束近場附加特定的空間相位分布，以獲得與之對應的焦斑形狀。光束勻滑技術主要有光譜色散勻滑(SSD)和偏振勻滑(PS)。其中偏振勻滑利用晶體的雙折射性質將光束分為偏振態相互垂直的兩束光進行非相干疊加，從而降低焦斑對比度。

對連續相位板的研究已經比較成熟，Lin?Y等人提出了利用連續相位板對焦斑進行控制的方法(Opt.Lett.21,1703(1996))。陳波等人針對慣性約束聚變的需求，對連續相位板的設計進行了改進(光學學報,21,480(2001))。接著，李平提出了基于焦斑空間頻譜控制的連續相位板設計，并在實驗中實現(強激光與粒子束,20,1114(2008))，本發明專利將在下面簡稱這篇論文為在先技術1。連續相位板可以令激光束產生特定形狀和輪廓的焦斑，但焦斑內部存在大量散斑(speckle)，使得焦斑的均勻度下降，對比度增大。為了提高激光輻照均勻性，需要對連續相位板產生的焦斑進行偏振勻滑。K.Tsubakimoto等人提出利用偏振控制板壓縮散斑，提高焦斑均勻性的方法(Opt.Common.91,9(1992))。接著，J.E.Rothenberg將偏振勻滑技術應用于ICF中，提出了應用雙折射晶體楔板實現焦斑勻滑的方法(J.Appl.Phys.87,3654(2000))，本發明專利將在下面簡稱這篇論文為在先技術2。另外，物理學報公開的一種利用晶體相位板同時實現焦斑整形和偏振勻滑技術，本發明專利將在下面簡稱這篇論文為在先技術3。

在高功率固體激光驅動器中，對靶點的焦斑整形和勻滑技術，采用在先技術1和在先技術2的相位板組合，其缺點在于成本較高，且光束通過光學元件的總厚度較大，光學元件的損傷風險較高；而使用在先技術3，其相位板主要采用的是將在先技術1和在先技術2的面形進行疊加，以此完成對焦斑的整形和勻滑，其缺點在于相位板上的的楔面夾角的大小，由經過相位板的激光脈沖能量波長、光束口徑、以及所述雙軸晶體的雙折射率來決定，不同的激光脈沖能量波長、光束口徑需要不同楔面夾角的相位板，通用性不強，且加工工藝較為復雜。

發明內容

本發明設計公開了一種用于靶點焦斑整形和光束勻滑的激光光路，在有效解決上述問題的同時，能可靠地實現在高功率固體激光驅動器中，對靶點上的焦斑的進行輪廓整形和偏振勻滑。

本發明提供的技術方案為：

一種用于靶點焦斑整形和光束勻滑的激光光路，其特征在于，包括，入

射激光束，凸透鏡，相位板，靶面；其中，

所述相位板由單軸晶體構成，且所述單軸晶體被加工成前后表面與單軸晶體的光軸平行的晶體板，且所述晶體板前后表面的其中一面，其上有使用已有技術刻蝕的連續相位板面形；

所述入射激光束進入光路時與凸透鏡表面垂直，且其偏振方向與單軸晶體光軸夾45度角；

所述相位板位于透鏡和靶面之間并靠近透鏡一側，且其上刻蝕有連續相位板面形的一面與靶面相對；

所述入射激光束經凸透鏡聚焦后形成聚焦光束，且

所述聚焦光束進入相位板后產生雙折射現象，被分成強度相等的尋常光(o光)和非常光(e光)，且所述尋常光(o光)和非常光(e光)在出射時，光束上都帶有連續相位板面形對應的相位分布，且

所述尋常光(o光)和非常光(e光)因折射率不同，使得尋常光(o光)和非常光(e光)的焦點在成像的位置上前后錯開，且所述焦點之間的距離有位移差Δz；

所述靶面的位置取位移差Δz的中間值進行設置。