专利名称：提高激光光束聚焦能力的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光光束控制技术领域，具体涉及一种提高激光光束聚焦能力的方法及装置。
背景技术：
激光自1960年问世至今，得到了空前的发展，由于其亮度高、单色性好、准直和聚焦性能好，已在科学研究、军事国防、工业加工、天文观测和信息传播等领域得到了广泛的应用。在实际应用当中，由于激光的聚焦性能好，可以很容易得到微米级甚至纳米级的聚焦光斑，因此聚焦后的激光光束被广泛的应用于激光切割、激光焊接、激光打孔、激光打标以及激光医疗等操作中；此外，超高功率的激光光束经过聚焦后还被用在惯性约束核聚变中。从波动光学的角度，任何光束都可以描述为光场，以复振幅的形式给出，主要包含
光强项和相位项:
权利要求
1.一种提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，包括步骤:取激光光束的近场光强分布信息；据所述近场光强分布信息计算目标远场光强分布信息；据所述目标远场光强分布信息设定判断远场光强分布是否完成优化的评价函数；取远场光强分布信息；合所述评价函数以及远场光强分布信息，闭环控制远场光强分布，提高激光光束聚焦能力。
2.根据权利要求1所述的提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，所述步骤S2中通过振幅优化算法计算目标远场光强分布信息。
3.根据权利要求2所述的提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，所述振幅优化算法为迭代傅里叶算法。
4.根据权利要求2所述的提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，所述振幅优化算法为梯度下降算法、随机并行梯度下降算法、模拟退火算法或者遗传算法。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，所述步骤S5包括: 结合所述评价函数以及远场光强分布信息，通过相位控制算法闭环控制波前控制器调节远场光强分布，提高激光光束聚焦能力。
6.根据权利要求5所述的提高激光光束聚焦能力的方法，其特征在于，所述相位控制算法为梯度下降算法、随机并行梯度下降算法、模拟退火算法或者遗传算法。
7.一种实现权利要求1所述方法的提高激光光束聚焦能力的装置，其特征在于，包括在激光光束光路上依次设置的波前控制器(2)、第一分束镜(3)、聚焦镜(6)、第二分束镜(7)以及目标靶材(9);所述第一分束镜(3)从激光光束分出第一取样光束，所述第一取样光束的光路上设置有第一光强探测装置(4);所述第二分束镜(7)从激光光束分出第二取样光束，所述第二取样光束的光路上设置有第二光强探测装置(8);所述第一光强探测装置(4 )以及第二光强探测装置(8 )分别与控制机构(5 )连接，所述控制机构(5 )与所述波前控制器(2)连接； 所述第一光强探测装置(4)以及第二光强探测装置(8)分别采集激光光束的近场光强分布信息与远场光强分布信息并反馈至所述控制机构(5)，控制机构(5)闭环控制所述波前控制器(2)调节远场光强分布。
8.根据权利要求7所述的提高激光光束聚焦能力的装置，其特征在于，所述第一光强探测装置(4)以及第二光强探测装置为CXD探测器。
9.根据权利要求7所述的提高激光光束聚焦能力的装置，其特征在于，所述波前控制器(2)为变形镜或液晶调制器。
10.根据权利要求7至9任意一项所述的提高激光光束聚焦能力的装置，其特征在于，所述控制机构(5)为单片机、可编程控制器、DSP微处理器或者计算机。
全文摘要
本发明涉及激光光束控制技术领域，具体涉及一种提高激光光束聚焦能力的方法及装置。该方法包括步骤S1.提取激光光束的近场光强分布信息；S2.根据所述近场光强分布信息计算目标远场光强分布信息；S3.根据所述目标远场光强分布信息设定评价函数；S4.提取远场光强分布信息；S5.结合所述评价函数以及远场光强分布信息，闭环控制远场光强分布，提高激光光束聚焦能力。由于本发明采用了更加贴近实际聚焦极限的评价函数，因此本发明对于激光光束聚焦能力的优化过程更加容易控制，且不易落入求解局部最优解，从而能够获得更好的聚焦特性。
文档编号G02B27/00GK103091833SQ20121053402
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者巩马理, 邱运涛, 柳强, 黄磊, 闫平, 张海涛, 刘欢 申请人:清华大学