专利名称：小孔实像传递装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与激光系统有关，特别是一种小孔实象传递装置。
背景技术：
美国里费(NIF)激光系统应用空间滤波器进行像传递技术，(参见在先技术[1]Suppression of Self-focusing through relayimagimgand low pass Spatiarl firtering.Aimual Reports ofLLN11998)。激光在经过工作物质和光学元件的放大过程中，因线性和非线性效应产生的衍射和低频调制，使激光质量变差。采用空间滤波器技术来抑制高频成分的非线性增长，并用空间滤波器间距来进行像传递，把像面设计在激光工作物质内，防止自聚焦丝的发生，因为像面上衍射调制最小。初始像面经多级空间滤波器传递后存在着实象和虚象，而虚象像散大。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于克服上述在先技术应用空间滤波器进行像传递过程存在的虚像，以及光束传输中产生的衍射调制问题，提供一种小孔实象传递装置。
本实用新型的技术解决方案如下一种小孔实象传递装置，其特点在于它包括圆孔光栏、空间滤波器和锯齿软边光栏，该空间滤波器由输入透镜、滤波小孔和输出透镜构成，滤波小孔位于输入透镜和输出透镜的共焦点处，所述的构成元件的位置关系满足关系式d2＝dM-d1M2式中M＝f2/f1d2-输出透镜与锯齿软边光栏之间的距离，d1-圆孔光栏与输入透镜之间的距离，d-输入透镜与输出透镜之间的距离，f1-输入透镜的焦距，f2-输出透镜的焦距。
当所述的空间滤波器的前后还有传输介质，其长度分别为L1、L2，折射率为n时，则d2＝df2/f1-[d1-L1(n-1)/n](f2/f1)2+L2(n-1)/n而且d2＞0d1＞f1(d-f2)/(d-f1-f2)；所述的圆孔光栏采用钽钨合金材料制成，其通光口径由所传输的光束决定；所述的输入透镜和输出透镜是由K9玻璃制成的双凸球面镜，透镜的两端面都镀有增透膜；所述的滤波小孔为正对激光入射面为60°的圆锥形孔；所述的锯齿软边光栏的材料为K9玻璃，其小孔半径r的取值范围为3mm～5.4mm；所述的锯齿软边光栏，其中心齿数为120，齿深为1.4mm。
小孔实象传递装置置入激光放大系统中，圆孔光栏控制光束的散射，不同的光束口径对应不同的圆孔光栏的孔径，并以圆孔光栏作为初始物面，空间滤波器进行像传递，滤波小孔是滤除非线性效应产生的高频谱成份。锯齿软边光栏的作用是抑制线性效应引起的衍射调制。同时，锯齿软边光栏作为第二物面起算点。
本实用新型的技术效果如下针对大型激光放大系统，采用了本实用新型的小孔实象传递装置后，消除了因虚像传递带来的像散，并且有效地抑制了线性和非线性效应引起的衍射调制和高频谱成份。获得的物理结果是激光束近场填充因子由20～30％提高到50％，终端由20～30％提高到50％，靶面上光束焦斑质量优于5倍衍射极限，激光输出能量提高一倍。
图1是本实用新型小孔实象传递装置一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
请先参见图1，图1是本实用新型小孔实象传递装置实施例的结构示意图。其中主激光Gz的波长为1.053μm，其中圆孔光栏1材料为钽钨合金，尺寸为Φ20×2mm，通光孔径为Φ2.2mm，圆孔光栏1的通光口径大小随光束口径大小而改变。空间滤波器5的输入透镜2和输出透镜4的材料为K9玻璃。输入透镜2的尺寸为Φ30×4mm，输出透镜4的尺寸为Φ50×5mm，输入透镜2和输出透镜4均为双凸透球面镜，镜面的两端面镀1.05μm高增透硬膜。输入透镜2和输出透镜4的口径大小和焦距长短根据激光光束口径大小而定。滤波小孔3材料为原子数大的钽钨合金，以防止激光对滤波小孔的破坏。滤波小孔3正对激光入射面为60°圆锥形孔，其作用是让折散光偏离主光路，阻挡反向激光对光学介质的破坏。滤波小孔3口径大小是根据输入透镜2的焦距、光束口径而设定的，原则上透镜焦距长、口径大，所需滤波小孔3孔径大。锯齿软边光栏6材料为K9玻璃，两端面镀介质膜，尺寸为Φ10.8×1mm。根据物理要求锯齿软边光栏6的通光口径为Φ10mm。经过控制锯齿的密度和深度来精确地控制光的透过率函数，理想情况下取孔半径为3mm≤r≤5.4mm。中心齿为120个，齿深为1.4mm。锯齿软边光栏的口径大小是根据通光口径要求而设定的，如要求研制通光口径越小，中心齿越密越细，不易加工，价格昂贵。
d1为圆孔光栏1至空间滤波器5的输入透镜2的距离，d为空间滤波器5的输入透镜2和输出透镜4之间的距离。b1为空间滤波器5的输入透镜2至滤波小孔3距离。d2为空间滤波器5的输出透镜至锯齿软边光栏6距离。空间滤波器5前后置有长为L1、L2，折射率为n的光学介质。小孔实象传递装置中的圆孔光栏1，空间滤波器5的锯齿软边光栏6随激光系统物理参数而改变。
空间滤波器两透镜的间距满足共焦关系d＝f1+f2d2＝df2/f1-[d1-L1(n-1)/n](f2/f1)2+L2(n-1)/n而且d2＞0d1＞f1(d-f2)/(d-f1-f2)。
经实验证明，本实用新型最佳实施例已在大型激光系统中使用，有效地消除了因虚像传递带来的像散，有效地抑制了线性和非线性效应引起的衍射调制和高频谱成份。获得的物理结果是激光束近场填充因子由20～30％提高到50％，终端由20～30％提高到50％，靶面上光束焦斑质量优于5倍衍射极限，激光输出能量提高一倍。
权利要求1.一种小孔实象传递装置，其特征在于它包括圆孔光栏(1)、空间滤波器(5)和锯齿软边光栏(6)，该空间滤波器(5)由输入透镜(2)、滤波小孔(3)和输出透镜(4)构成，滤波小孔(3)位于输入透镜(2)和输出透镜(4)的共焦点处，所述的构成元件的位置关系满足关系式d2＝dM-d1M2式中M＝f2/f1d2-输出透镜(4)与锯齿软边光栏(6)之间的距离，d1-圆孔光栏(1)与输入透镜(2)之间的距离，d-输入透镜(2)与输出透镜(4)之间的距离，f1-输入透镜(2)的焦距，f2-输出透镜(4)的焦距。
2.根据权利要求1所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的空间滤波器(5)的前后还有传输介质，其长度分别为L1、L2，折射率为n时，则d2＝df2/f1-[d1-L1(n-1)/n](f2/f1)2+L2(n-1)/n而且d2＞0d1＞f1(d-f2)/(d-f1-f2)
3.根据权利要求1所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的圆孔光栏(1)采用钽钨合金材料制成，其通光口径由所传输的光束决定。
4.根据权利要求1所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的输入透镜(2)和输出透镜(4)是由K9玻璃制成的双凸球面镜，透镜的两端面都镀有增透膜。
5.根据权利要求1所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的滤波小孔(3)为正对激光入射面为60°的圆锥形孔。
6.根据权利要求1所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的锯齿软边光栏(6)的材料为K9玻璃，其小孔半径r的取值范围为3mm～5.4mm。
7.根据权利要求6所述的小孔实象传递装置，其特征在于所述的锯齿软边光栏，其中心齿数为120，齿深为1.4mm。
专利摘要一种用于高功率激光系统传输的小孔实象传递装置它包括圆孔光栏、空间滤波器和锯齿软边光栏，该空间滤波器由输入透镜、滤波小孔和输出透镜构成，滤波小孔位于输入透镜和输出透镜的共焦点处，所述的构成元件的位置关系满足关系式d
文档编号G02B27/10GK2611928SQ0322859
公开日2004年4月14日 申请日期2003年1月27日 优先权日2003年1月27日
发明者张明科, 张臻, 朱俭, 范滇元, 马伟新 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所