[發明專利]提高空間濾波器對小寬帶光譜色散勻滑光束透過率的方法

有效

• 申請號: 201710252384.X
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106896510B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 黃晚晴;張穎;劉蘭琴;耿遠超;王文義;孫喜博;鄭天然
• 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
• 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: 鄭健

本發明公開了一種提高空間濾波器對小寬帶光譜色散勻滑光束透過率的方法，包括：第一透鏡對一小寬帶光譜色散勻滑光束進行傅里葉變換；位于第一透鏡焦平面上的濾波小孔對聚焦后的焦斑進行空間濾波，以濾除光束中的高頻部分；位于濾波小孔后的第二透鏡對濾波后的焦斑進行傅里葉逆變換，獲得濾波后的光束；其中，所述濾波小孔被配置與焦斑的掃開方向相配合的橢圓形結構。本發明提供一種提高空間濾波器對小寬帶光譜色散勻滑光束透過率的方法，其能夠通過將濾波小孔配置成與焦斑的掃開方向相配合的橢圓形結構，以提高對小寬帶光譜色散勻滑光束的濾波透過率，以使其濾波透過率在原有圓形小孔的基礎上至少提高3％，具有更好的適應性和穩定性。

技術領域

本發明涉及一種在慣性約束聚變研究情況下使用的提高濾波透過率的方法。更具體地說，本發明涉及一種用在慣性約束聚變研究中對小寬帶光譜色散勻滑光束經過空間濾波器時，提高濾波透過率的方法。

背景技術

在慣性約束聚變研究中，為了實現靶面均勻輻照，高功率固體激光裝置采用了小寬帶光譜色散勻滑技術，將具有一定帶寬的相位調制光束，通過色散光柵進行光譜色散，實現焦斑的動態掃動。

而高功率固體激光裝置中，為了實現像傳遞和提升光束質量，光路中會使用空間濾波器。空間濾波器可以看作一對透鏡和一個濾波小孔的組合：具體來說，第一透鏡對一小寬帶光譜色散勻滑光束進行傅里葉變換；位于第一透鏡焦平面上的濾波小孔對聚焦后的焦斑進行空間濾波，以濾除光束中的高頻部分；位于濾波小孔后的第二透鏡對濾波后的焦斑進行傅里葉逆變換，獲得濾波后的光束輸出，光束質量得到提升，但同時損耗了一定能量。

目前的濾波小孔采用圓形設計，尺寸為2a，小孔的濾波頻率為

υ_c＝a/(λf) (1)

式中，λ為激光波長，f為輸入透鏡焦距。因此，小孔尺寸不能太大，否則起不到濾波的作用，會降低后續的光束質量；小孔尺寸也不能太小，否則濾除的成分太多，能量損耗大。小孔的尺寸，一般結合激光的具體參數和光束質量需求確定，現有技術中，小孔尺寸的計算取決于具體激光裝置的光束質量、運行通量以及非線性最快增長頻段。對于慣性約束聚變所用的巨型激光器，小孔尺寸的選擇為d＝n*(2.44*λ*f/D)，，n為系數，一般在20-50之間，D為入射光斑口徑，當入射光斑為圓形時，D取其直徑，若入射光斑是正方形，則D取其對角線長度，f為空間濾波器第一透鏡的焦距，λ為激光波長。

當激光裝置采用了小寬帶光譜色散勻滑技術時，焦斑在一個方向會被掃開，則掃開方向的焦斑尺寸會大于未掃開方向的焦斑尺寸，焦斑接近一個橢圓形。此時，如果還是采用原來的圓形小孔，在焦斑的掃開方向上，小孔會濾除太多光場成分，能量損耗大。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種提高空間濾波器對小寬帶光譜色散勻滑光束透過率的方法，其能夠通過將濾波小孔配置成與焦斑的掃開方向相配合的橢圓形結構，以提高對小寬帶光譜色散勻滑光束的濾波透過率，以使其濾波透過率在原有圓形小孔的基礎上至少提高3％，具有更好的適應性和穩定性。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種提高空間濾波器中濾波透過率的方法，所述空間濾波器包括一對透鏡及與其相配合的濾波小孔，包括：

第一透鏡對一小寬帶光譜色散勻滑光束進行傅里葉變換；

位于第一透鏡焦平面上的濾波小孔對聚焦后的焦斑進行空間濾波，以濾除光束中的高頻部分；

位于濾波小孔后的第二透鏡對濾波后的焦斑進行傅里葉逆變換，獲得濾波后的光束輸出；

其中，所述濾波小孔被配置與焦斑的掃開方向相配合的橢圓形結構。