[发明专利]包括感光材料的衍射激光光束均匀器及其制作方法

说明书

相关申请的交叉引用

同时提交以下两个正规美国专利申请(包括这一个)，并且为了所有目的通过引用将另一申请的全部公开内容合并到该申请中：

●2009年8月19日提交的、题为“Method and System forHomogenizing Diode Laser Pump Arrays”的申请第12/544,147号(代理人案号027512-001300US)；以及

●2009年8月19日提交的、题为“Diffractive Laser BeamHomogenizer including a Photo-Active Material and Method ofFabricating the Same”的申请第12/544,161号(代理人案号027512-001400US)。

关于在联邦赞助的研究或开发下做出的发明的权利的声明

依照美国能源部与劳伦斯·利弗莫尔国家安全有限责任公司(Lawrence Livermore National Securitty，LLC)之间的合约第DE-AC52-07NA27344号，美国政府拥有本发明中的权利。

背景技术

高平均功率二极管泵浦固态激光器经常具有近场中的非均匀空间分布或光束调制，并且可以具有高斯或多峰远场。包括泵浦其它激光器、加工、激光冲击生成以及激光烧蚀的若干重要激光应用在近场或远场中要求平坦空间分布。

为了提供具有作为屏幕位置函数的均匀强度的图像，视频投影仪利用光束均匀器。典型地，这些光束均匀器是基于透镜的均匀器。图1是传统微透镜阵列光束均匀器的简化图。如图1所示，微透镜的第一二维方形阵列位于LA₁距微透镜的第二二维方形阵列LA₂预定距离d的位置。微透镜阵列是平凸的，具有抛物透镜轮廓。距离d等于微透镜的第二二维方形阵列的焦距f_LA2。微透镜的第一二维方形阵列LA₁在等于f_LA1的距离聚焦入射准直光。因此，来自第一阵列中每个微透镜的光散布到第二阵列中相应相邻位置的若干微透镜。微透镜的第二二维方形阵列LA₂的输出是准直且均匀的光束，其可以由透镜L聚焦到远场中的平顶(top hat)分布，其在透镜L的焦距f_L处。

图1中示出的折射微透镜阵列包括与光的波长相比较大的结构元件(feature)(即，微透镜)。结果，与这些结构元件相关联的结构出现在半匀化光束中。因为本发明的一些实施例利用相当于光的波长的衍射结构，因此在使用本发明的实施例产生的匀化输出光束中避免了这样较大结构的不均匀性，导致更大的光束均匀性和强度变化的降低。

图2是传统交叉柱面透镜光束均匀器的简化透视图。图2中示出的均匀器利用两个聚光器C₁和C₂。每个聚光器(例如，聚光器C₁)包括具有抛物透镜轮廓的折射平凸的柱面透镜阵列210和212。柱面透镜210和212安装在中心玻璃板214的任一侧。如光线220所示，由柱面透镜210的第一线性阵列在距离f₁处聚焦光。如光线222所示，由柱面透镜212的第二线性阵列利用焦距f₂在正交维度上聚焦光。具有匹配柱面透镜阵列组的第二聚光器C₂位于距第一聚光器焦距的位置。

不管微透镜阵列和交叉柱面透镜光束均匀器的可用性，本领域存在对用于在高功率激光应用中使激光光束均匀的改善方法和系统的需要。

发明内容

本发明一般涉及激光系统。更特别地，本发明涉及用于使高功率激光光束均匀的方法和系统。仅作为示例，该方法和设备被应用到衍射光热反射玻璃构件，其向激光光束提供相位修改，以提供具有基本均匀的强度分布的输出。另外，本发明的实施例提供了制作大衍射光学元件的方法。将认识到的是，本发明具有更宽的应用范围，并且可以被应用到其它激光系统。