[发明专利]提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法

说明书

本发明公开了一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，包括：第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。本发明提供一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，其能够通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，以提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种在惯性约束聚变研究情况下使用的提高滤波透过率的方法。更具体地说，本发明涉及一种用在惯性约束聚变研究中对小宽带光谱色散匀滑光束经过空间滤波器时，提高滤波透过率的方法。

背景技术

在惯性约束聚变研究中，为了实现靶面均匀辐照，高功率固体激光装置采用了小宽带光谱色散匀滑技术，将具有一定带宽的相位调制光束，通过色散光栅进行光谱色散，实现焦斑的动态扫动。

而高功率固体激光装置中，为了实现像传递和提升光束质量，光路中会使用空间滤波器。空间滤波器可以看作一对透镜和一个滤波小孔的组合：具体来说，第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束输出，光束质量得到提升，但同时损耗了一定能量。

目前的滤波小孔采用圆形设计，尺寸为2a，小孔的滤波频率为

υ_c＝a/(λf) (1)

式中，λ为激光波长，f为输入透镜焦距。因此，小孔尺寸不能太大，否则起不到滤波的作用，会降低后续的光束质量；小孔尺寸也不能太小，否则滤除的成分太多，能量损耗大。小孔的尺寸，一般结合激光的具体参数和光束质量需求确定，现有技术中，小孔尺寸的计算取决于具体激光装置的光束质量、运行通量以及非线性最快增长频段。对于惯性约束聚变所用的巨型激光器，小孔尺寸的选择为d＝n*(2.44*λ*f/D)，，n为系数，一般在20-50之间，D为入射光斑口径，当入射光斑为圆形时，D取其直径，若入射光斑是正方形，则D取其对角线长度，f为空间滤波器第一透镜的焦距，λ为激光波长。

当激光装置采用了小宽带光谱色散匀滑技术时，焦斑在一个方向会被扫开，则扫开方向的焦斑尺寸会大于未扫开方向的焦斑尺寸，焦斑接近一个椭圆形。此时，如果还是采用原来的圆形小孔，在焦斑的扫开方向上，小孔会滤除太多光场成分，能量损耗大。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，其能够通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，以提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高空间滤波器中滤波透过率的方法，所述空间滤波器包括一对透镜及与其相配合的滤波小孔，包括：

第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；

位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；

位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束输出；

其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。