一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件，该光学元件将4f像传递透镜作为窗口镜粘接在真空筒端面，将真空筒内部的空气抽真空以防止空气被击穿而影响激光的光束质量，并且可对激光的像差成分中的球差进行补偿，从而提升激光的光束质量。本实用新型结构简单、体积小，易于实施，可广泛应用于高峰值功率激光的像传递领域。
【专利说明】
一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件
技术领域
[0001]本实用新型属于全固态激光光学元件领域，具体涉及一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件。【背景技术】
[0002]大能量、短脉冲全固态激光器在空间测距、照明、激光加工、光电对抗的领域具有广泛的发展前景及应用领域，近年来国内外都进行了大量的理论及实验研究，实现了平均功率千瓦级、单脉冲能量焦耳级的纳秒级激光输出。
[0003]栗浦棒状激光器因为结构简单，可靠性高等特点被广泛应用。可是，高平均功率栗浦下的棒状激光器因为增益介质热效应的影响严重降低了激光的光束质量。棒状激光器在工作过程中，由于散热和栗浦的不均匀性使得增益介质内的温度沿径向呈梯度分布，如果只考虑晶体折射率随温度变化的一级近似，晶体内的折射率沿径向是一个理想的抛物线式分布，这就是热透镜效应;如果考虑晶体折射率随温度变化的二级近似，即晶体的热传导系数K和热光系数dn/dT也沿径向呈梯度分布，最终导致热透镜的光焦度D也成为径向坐标r的函数D (r )，这样热透镜就成为一个具有像差(主要是三阶球差)的透镜，即球差效应。球差效应的存在会导致输出功率和光束质量的降低。
[0004]受固体激光介质尺寸的限制，固体激光器通常采用腔内多介质串接或振荡-放大 M0PA方式实现高功率激光输出，采用这两种技术路线时都需要对激光在介质进行像传递。 在像传递时，激光在透镜的焦点处光斑较小，峰值功率密度较高，在激光以连续或长脉冲 (微秒级以上)体制工作时，其焦点的峰值功率密度一般不超过数十Mff/cm2,而短脉冲(纳秒级)或超短脉冲(皮秒级以下)的激光，其焦点处的峰值功率密度高于数GW/cm2,此时如果直接暴露在空气中，空气会被击穿，从而引起激光的传输损耗增加、光束质量变差，亟需一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件。
[0006]本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件，其特征在于， 包括平凸透镜I，真空筒、平凸透镜n，所述的平凸透镜I和平凸透镜n凸面相对，平凸透镜I 粘接在真空筒的左侧，平凸透镜n粘接在真空筒的右侧;所述的平凸透镜I和平凸透镜n的透镜参数相同，光轴同轴;所述的真空筒的长度为2倍的平凸透镜I或平凸透镜n的透镜焦距。[〇〇〇7]所述的平凸透镜I和平凸透镜n材料为光学玻璃，双面镀高透膜，透射率多 99.5%〇
[0008]所述的真空筒的材料为玻璃、固态金属或固态金属合金。
[0009]所述的真空筒的真空度小于等于0.0OOlTorr。
[0010]使用本实用新型的光学元件时，该光学元件的两端距离栗浦模块距离分别为1倍透镜焦距。
[0011]本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件，因平凸透镜I 和平凸透镜n之间的间距为2倍透镜焦距，利用4f像传递系统的特性对激光光束进行像传递，保障了 M0PA系统中激光在放大器各级之间的传输，降低了激光传输过程中的衍射损耗， 实现了各级放大器增益介质之间的孔径匹配;2个凸面相对的平凸透镜I和平凸透镜n产生的负球差，可对栗浦棒状激光模块的球差进行补偿校正，有效提升了激光的光束质量，同时避免了实焦点处的空气击穿问题。
[0012]本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件采用的透镜、真空筒都是通用的光学元件或材料，具有结构简单、易于加工和装调、成本低的优点。【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件示意图；
[0014]图2为本实用新型的光学元件使用时的安装位置示意图；[0〇15]图中，1.平凸透镜I 2.真空筒3.平凸透镜n。【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。
[0017]如图1所示，本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件，包括平凸透镜II，真空筒2、平凸透镜113,所述的平凸透镜II和平凸透镜113凸面相对，平凸透镜II粘接在真空筒2的左侧，平凸透镜113粘接在真空筒2的右侧;所述的平凸透镜II和平凸透镜113的透镜参数相同，光轴同轴;所述的真空筒2的长度为2倍的平凸透镜II或平凸透镜 113的透镜焦距。[〇〇18]所述的平凸透镜II和平凸透镜113材料为光学玻璃，双面镀高透膜，透射率多 99.5%〇[〇〇19]所述的真空筒2的材料为玻璃、固态金属或固态金属合金。[〇〇2〇] 所述的真空筒2的真空度小于等于0.0OOlTorr。[〇〇21]使用本实用新型的光学元件时，该光学元件的两端距离栗浦模块距离分别为1倍透镜焦距。
[0022]本实用新型的应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件加工过程如下: 将平凸透镜II和平凸透镜113的凸面向内，对准真空筒端面，使用紫外固化胶或AB胶等粘合剂将真空筒与平凸透镜II和平凸透镜113粘接起来，检查粘接质量，确保粘接处密闭，将真空筒内部抽真空后封闭，光学元件制作完成。[〇〇23] 实施例1[〇〇24] 本实施例中，所述的平凸透镜II和平凸透镜113的通光口径20mm，凸面半径45mm， 材料熔石英，折射率1.45,透镜焦距100mm，双面镀1064增透膜，透射率多99.5%;真空筒2的长度200mm，厚度1mm，直径18mm，材料为普通玻璃，真空度小于等于0.0OOlTorr;真空筒2的材料还可以为固态金属或固态金属合金。
[0025]如图2所示，使用时，光学元件垂直于入射激光，2个栗浦棒状激光模块分布在光学元件的两侧，距离光学元件100mm，2个栗浦棒状激光模块之间的距离为400mm(4f)。
[0026]实施例2
[0027]本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于，平凸透镜II和平凸透镜113 的凸面半径36mm，焦距80mm;真空筒2的长度160mm; 2个栗浦棒状激光模块分布在光学元件的两侧，距离光学元件80mm，2个栗浦棒状激光模块之间的距离为320mm( 4f)。
[0028]本实用新型不局限于上述【具体实施方式】，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于高峰值功率激光的球差补偿像传递光学元件，其特征在于，包括平凸透 镜ia)，真空筒(2)、平凸透镜n (3)，所述的平凸透镜ia)和平凸透镜n (3)凸面相对，平凸 透镜1(1)粘接在真空筒(2)的左侧，平凸透镜n (3)粘接在真空筒(2)的右侧;所述的平凸透 镜1(1)和平凸透镜n (3)的透镜参数相同，光轴同轴;所述的真空筒(2)的长度为2倍的平凸 透镜1(1)或平凸透镜n (3)的透镜焦距。
【文档编号】H01S3/02GK205724351SQ201620537642
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】张凯, 童立新, 靳全伟, 庞毓, 蒋建锋, 高清松, 周唐建, 崔玲玲
【申请人】中国工程物理研究院应用电子学研究所