[发明专利]一种脉冲激光变焦辐照装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光辐照装置，尤其是一种光斑在纳秒量级尺度内随时间阶梯变化、适用于基于像传递技术的准分子激光变焦辐照装置。

背景技术

激光变焦辐照可使得激光焦斑在同一个脉冲时间内随时间快速变化，通常情况下光斑在一个脉冲时长内先大后小，在激光直接驱动聚变中可使得激光焦斑随内爆靶丸缩小，从而提高激光与靶的耦合效率。

对于准分子激光而言，目前国际上主要采用美国海军实验室的Lehmberg等(Fusion Technology，1987，Vol.11，p532-541)所提出的基于像传递技术和电光开关削波的变焦辐照技术，该实验室于2013年报道了变焦辐照相关的实验(Kehne,et al.,Review of Scientific Instruments,2013.84(1):p.013509)。该技术采用“分束片分束—电光削波开关波形切割—不同大小物孔成像—合束”的技术路线。该技术路线的缺陷在于：

一、先分束、后切割波形使得入射光脉冲的能量没有充分利用，即在每一路光切割波形的过程中均存在光脉冲的能量浪费；

二、由于在切割波形的过程中，各子束之间没有直接的关联，因此在合束后所形成的光脉冲很难复原入射光脉冲波形。

发明内容

本发明提出了一种基于电光削波开关直接分束并切割脉冲波形的方法，同时保证各子光路总光程相等，以解决分束和切割波形过程所带来的能量损失和波形失真问题，只用一套电光削波开关就实现二台阶变焦辐照。同时，在子光束中以不同大小物孔与成像透镜配合，以实现焦斑随时间的变化。

本发明的技术内容如下：

一种脉冲激光变焦辐照装置，包括光分割单元、像传递单元和光合束成像单元；光分割单元包括起偏器、电光晶体、检偏器和反射光反射镜，像传递单元包括透射光路光阑、透射成像透镜、反射光阑和反射成像透镜，光合束成像单元包括透射光反射镜、合束起偏器和输出成像镜；

脉冲激光依次经起偏器、电光晶体和检偏器；从检偏器输出的透射光依次入射至透射光路光阑、透射成像透镜和透射光反射镜后，入射至合束起偏器，再经输出成像镜输出；

从检偏器输出的反射光经反射光反射镜、反射光路光阑、反射成像透镜后入射至合束起偏器，在合束起偏器内与透射光合束，合束光经输出成像镜输出；

电光晶体与其驱动电源电联接，驱动源与脉冲激光有固定的时间延迟，以获得稳定的同步；透射光和反射光在检偏器和合束起偏器之间的光程相等。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，起偏器、检偏器和合束起偏器均为格兰棱镜。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，电光晶体为KD*P晶体。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，透射光阑置于透射成像透镜的前焦点处；反射光阑置于反射成像透镜的前焦点处。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，透射光阑的直径小于反射光阑的直径，且二者都小于等于光束半径。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，电光晶体的驱动电源触发电信号的时间宽度大于激光脉冲宽度的一半，且与激光脉冲之间有固定的时间延迟。

上述脉冲激光变焦辐照装置中，脉冲激光为准分子激光。

本发明具有的有益技术效果如下：

一、只用一套电光削波开关就实现二台阶变焦辐照，而原有的技术方案中，实现二台阶变焦辐照至少需要二套电光削波开关；

二、入射光脉冲能量被完全利用，解决了原方案中分束和切割波形过程所带来的能量损失和波形失真问题；

三、本发明还具有可扩展性，根据需要，也可按照相同的分束原理及成像原理，继续增加子光路个数，获得三台阶、甚至更多台阶的变焦辐照。

附图说明

图1为本发明二台阶激光变焦装置的原理图；

图2为二台阶变焦辐照过程中光脉冲在前后时间段内焦斑示意图。

附图标记如下：

1—起偏器，2—电光晶体，3—检偏器，4—透射光路光阑，5—透射成像透镜，6—透射光反射镜，7—反射光反射镜，8—反射光路光阑，9—反射成像透镜，10—合束起偏器，11—输出成像镜，13—透射光，14—反射光，17—光脉冲前半段时刻焦斑，18—光脉冲后半段时刻焦斑。

具体实施方式