[发明专利]一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置及方法

权利要求书

1.一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，包括前端准直镜组，后端整形镜组，平面反射镜组和分光元件组；

所述分光元件组包括分光元件BS1和分光元件BS2；

入射激光光束经分光元件BS1分光为第一透射光束和第一反射光束；第一反射光束进入前端准直镜组；第一透射光束经分光元件BS2出射；

前端准直镜组将第一反射光束准直为近平行光束；

近平行光束经平面反射镜组反射后传输至分光元件BS2，经分光元件BS2分光为第二透射光束和第二反射光束；第二反射光束为从装置中出射；第二透射光束经平面反射镜组后进入后端整形镜组；

后端整形镜组将第二透射光束调整为整形光束，并使整形光束返回分光元件BS1；所述整形光束的尺寸及发散角调整与入射激光光束一致；

前端准直镜组包括≥1个曲面反射镜；所述后端整形镜组包括≥2个曲面反射镜；

所述前端准直镜组中的曲面反射镜为球面反射镜；所述后端整形镜组中至少包含一个柱面反射镜和一个球面反射镜。

2.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述前端准直镜组中曲面反射镜的曲率由入射激光光束束腰位置及发散角确定；所述后端整形镜组中曲面反射镜的曲率由入射激光光束束腰位置及发散角、前端准直镜组曲率和展宽装置的光学长度共同确定。

3.根据权利要求2所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述前端准直镜组包含的所述曲面反射镜的等效焦点与入射激光光束虚焦点重合。

4.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述后端整形镜组中所包含的柱面反射镜处于前端准直镜组所包含的各球面反射镜之间，或处于平面反射镜组所包含的各平面反射镜之间，或处于后端整形镜组所包含的各球面镜之间，所述球面反射镜的曲率由前端准直镜组及后端整形镜组中所包含的其他各光学元件的反射镜曲率共同决定。

5.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述前端准直镜组包括一个球面反射镜M1；所述后端整形镜组包括一个柱面反射镜M7和一个球面反射镜M8。

6.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述分光元件BS1的分光比范围为0.2～0.8，分光元件BS2的分光比范围为0.4～0.7。

7.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述平面反射镜组内平面反射镜的数量由脉冲展宽要求决定；平面反射镜组尺寸由激光入射光斑尺寸决定。

8.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述前端准直镜组，后端整形镜组，平面反射镜组和分光元件组中包含的光学元件数量总和为2的倍数。

9.根据权利要求1所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置，其特征在于，所述分光元件BS1和分光元件BS2的使用入射角度为45°±5°。

10.一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的一种腔内无实焦点的激光脉冲展宽装置实现，包括以下步骤：

(1)入射激光光束经分光元件BS1分光为第一透射光束和第一反射光束；第一反射光束进入前端准直镜组；第一透射光束经分光元件BS2出射；

(2)前端准直镜组将第一反射光束准直为近平行光束；

(3)近平行光束经平面反射镜组反射后传输至分光元件BS2，经分光元件BS2分光为第二透射光束和第二反射光束；第二反射光束为从装置中出射；第二透射光束经平面反射镜组后进入后端整形镜组；

(4)后端整形镜组将第二透射光束调整为整形光束，所述整形光束的尺寸及发散角调整与入射激光光束一致；

(5)整形光束返回分光元件BS1。