[实用新型]一种可调焦均匀辐照光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可调焦均匀辐照光学系统，特别是一种基于简单透镜列阵的可调焦均匀辐照光学系统，属于可调焦均匀辐照光学系统的创新技术。

背景技术

高功率激光器在科学研究及工业领域有着广泛的应用，这类激光器对光束的辐照均匀性提出很高的要求，但是一般情况下激光器产生的光束光强呈高斯分布而不是均匀分布，而且光束在传输过程中不可避免地存在强度和相位的畸变，影响其在目标靶面的辐照质量。

利用空间匀滑方法可对光斑进行整形，并可消除入射激光强度或相位不均匀分布所造成的影响。目前成熟的空间匀滑方法主要有透镜列阵法(lens array,LA)和连续相位板法(continuous phase plate,CPP)等。CPP可精确地控制光斑的形状，并且具有激光能量利用率高、激光损伤阈值高、寿命长等优点。透镜列阵由几十至一百个左右的方形或者六角形小透镜元构成，它将入射光束分割成大量子光束，每个子束在靶面形成一个菲涅耳衍射图样，所有衍射图样叠加，可得到均匀性较好的光斑强度分布。在光斑整形方面，LA的灵活性不如CPP，但它对光束近场畸变有更大的宽容度，而且制造工艺比CPP简单，至今仍然是一种成熟和重要的空间匀滑方法。

特定的CPP或LA都只能在目标靶面获得特定大小的光斑，而在实际应用中，不同实验或工业生产所需的光斑尺寸是不同的，要作光斑调整就需要更换CPP或LA元件。大型的高功率激光装置包含多路激光，改变目标光斑的尺寸需要在每条光路上都更换光学器件，耗费大量的资源和人力。后来有研究人员提出了可调焦LA方案，即用一对LA构成一个可调焦系统，以便在无需更换器件的情况下较为灵活地改变光斑的尺寸。不过，与一般的透镜相比，一对LA的制作难度毕竟要大得多，成本也更高，若能找到更经济简单的调焦方法，将可进一步降低大型高功率激光系统的建造及运行成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调焦均匀辐照光学系统，本实用新型可以灵活简便地改变目标光斑的大小。

本实用新型的技术解决方案如下：本实用新型的可调焦均匀辐照光学系统，包括有平-凸面型透镜列阵、凸-平面型聚焦透镜，平-凸面型透镜列阵将激光束分割成大量子光束，凸-平面型聚焦透镜使经平-凸面型透镜列阵分割的激光束在目标靶面形成光斑，通过调整平-凸面型透镜列阵与凸-平面型聚焦透镜之间的距离，能使目标光斑的尺寸发生线性改变。

本实用新型由于采用包括有平-凸面型透镜列阵、凸-平面型聚焦透镜的结构，平-凸面型透镜列阵将激光束分割成大量子光束，凸-平面型聚焦透镜使经平-凸面型透镜列阵分割的激光束在目标靶面形成光斑，通过调整平-凸面型透镜列阵与凸-平面型聚焦透镜之间的距离，能使目标光斑的尺寸发生线性改变，本实用新型可在目标靶面获得均匀的光斑强度分布，并且可灵活地改变目标光斑的大小。本实用新型在用于惯性约束聚变及高能密度物理实验研究的大型高功率激光驱动装置、用于激光加工的高功率激光器以及光刻等领域有重要的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的实施原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的整体结构示意图如图1所示，本实用新型的可调焦均匀辐照光学系统，包括有平-凸面型透镜列阵1、凸-平面型聚焦透镜2，平-凸面型透镜列阵1将激光束分割成大量子光束，凸-平面型聚焦透镜2使经平-凸面型透镜列阵1分割的激光束在目标靶面形成光斑，通过调整平-凸面型透镜列阵1与凸-平面型聚焦透镜2之间的距离，能使目标光斑的尺寸发生线性改变。

本实施例中，上述平-凸面型透镜列阵1由若干个相同的平-凸面型正小透镜元构成。上述平-凸面型透镜列阵1的口径为D，小透镜元的厚度为e₁，小透镜元的口径为d，焦距为f₁。上述凸-平面型聚焦透镜2的口径为D，厚度为e₂，焦距为f₂。

本实施例中，上述参数满足以下关系：f₁>>f₂>>e₁(e₂)。