一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置

本发明涉及一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置的实现方式。

背景技术：

1、激光维持等离子体具有宽光谱，高亮度，长寿命的优点，在光谱分析、薄膜检测、环境分析、光谱成像等领域有着广泛的应用。激光维持等离子体的作用原理是将激光聚焦在高压气体(通常是氩气、氙气或多种混合气体)中由电激励等方式预先产生的等离子体处，随后通过吸收激光功率维持具有一定尺寸的等离子体。在激光维持等离子体光源的应用中，需要对光源光辐射进行收集与整型，因此等离子体的长宽比与对称性是影响激光维持等离子体光源应用的重要因素。

2、目前的激光维持等离子光源中，通常使用单路高斯光束作为泵浦激光光束维持等离子体。由于单路激光的汇聚特性，增加泵浦激光功率会导致等离子体沿着激光入射方向生长，等离子体长宽比显著提升，等离子体的对称性下降，不利于后续对光源光辐射的利用，必须对光源光辐射进行收集与整型，增加了系统的复杂度。因此，有必要采取措施，抑制等离子体的长宽比，提升等离子体的对称性。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供了一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体装置的实现方式。引入激光传输器件组在激光光束汇聚点附近形成的相对闭合的交叉激光区域，限制等离子体的长宽比并提升了对称性。

2、本发明的技术方案如下：

3、1.一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其包括：

4、泵浦激光器，经其配置以产生泵浦激光光束；

5、氙灯，经其配置以产生等离子体。

6、激光分束器件，经其配置以将所述泵浦激光分束为两束激光；

7、激光传输器件组一，经其配置以将第一支路的激光光路进行折转，并聚焦于所述氙灯中央区域。

8、激光传输器件组二，经其配置以将第二支路的激光光路进行折转，并聚焦于所述氙灯中央区域，与所述第一支路的激光光路正交。

9、2.如权利要求1所述的基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其特征在于，所述的两束泵浦激光可来自同一或两个不同的激光器，所述的激光分束器件包括但不限于平面分束镜，其分光比包括但不限于50：50，不同的分光比可对等离子体的长宽比和对称性产生影响。

10、3.如权利要求1所述的基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其特征在于，所述的激光传输器件组包含平面反射镜及聚焦透镜，用于将分束后的两束激光正交汇聚于所述氙灯中央以维持等离子体。所述的激光传输器件可使两束汇聚激光在氙灯中央形成一个交叉激光区域，使得双路汇聚点附近存在一个相对闭合的高功率密度区域。高功率密度区域抑制了等离子体沿泵浦激光入射方向的生长，减小了等离子体的长宽比并提升了对称性。

11、4.一种限制等离子体长宽比并提升对称性的方法，其包括：

12、通过激光分束器件将泵浦激光分为两束；

13、通过激光传输器件组一和激光传输器件组二将两束泵浦激光正交汇聚至氙灯中央，实现激光维持等离子体。正交激光光束汇聚点附近形成的相对闭合的高功率密度交叉区域抑制了等离子体沿泵浦激光入射方向的生长，限制等离子体的长宽比，同时提升等离子体的对称性。

14、通过设计激光分束器件及激光传输器件的参数，设计两束正交激光在氙灯中央汇聚点附近形成的交叉激光区域的功率密度分布与区域大小，设计并限制等离子体的长宽比并提升了对称性。

15、本发明的技术效果：

16、本发明提供了一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，包括泵浦激光器、激光分束器件、激光传输器件组一、激光传输器件组二和氙灯。泵浦激光器出射的激光由激光分束器件分为两束，随后分别经过激光传输器件组一和激光传输器件组二正交汇聚至氙灯中央，共同维持氙灯中央的等离子体并限制等离子体的长宽比，同时提升等离子体的对称性。

17、本发明引入激光传输器件组将两束泵浦激光正交汇聚至氙灯中央，设计激光分束器件及激光传输器件组参数，设计两束正交激光在氙灯中央汇聚点附近形成的相对闭合的交叉激光区域的功率密度分布与区域大小，设计并限制等离子体的长宽比并提升了对称性。

18、本发明相对于现有技术优势在于：

19、1.引入激光传输器件组将两束泵浦激光正交汇聚至氙灯中央，正交激光光束汇聚点附近形成的相对闭合的交叉激光区域抑制了等离子体沿泵浦激光入射方向的生长，减小了等离子体的长宽比并提升了对称性。

20、2.引入的激光传输器件组为正交激光光束汇聚处几何参数的设计提供了自由度。可基于激光传输器件组参数设计两束正交激光在氙灯中央汇聚点附近形成的相对闭合的交叉激光区域的功率密度分布与区域大小，设计并限制等离子体的长宽比并提升了对称性。

技术特征：

1.一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其包括：

2.如权利要求1所述的基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其特征在于，所述的两束泵浦激光可来自同一或两个不同的激光器，所述的激光分束器件包括但不限于平面分束镜，其分光比包括但不限于50：50，不同的分光比可对等离子体的长宽比和对称性产生影响。

3.如权利要求1所述的基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置，其特征在于，所述的激光传输器件组包含平面反射镜及聚焦透镜，用于将分束后的两束激光正交汇聚于所述氙灯中央以维持等离子体。所述的激光传输器件可使两束汇聚激光在氙灯中央形成一个交叉激光区域，使得双路汇聚点附近存在一个相对闭合的高功率密度区域。高功率密度区域抑制了等离子体沿泵浦激光入射方向的生长，减小了等离子体的长宽比并提升了对称性。

4.一种限制等离子体长宽比并提升对称性的方法，其包括：

技术总结
本发明提供了一种基于正交双路泵浦的高对称性激光维持等离子体的装置。基本结构包括泵浦激光器、激光分束器件、激光传输器件组一、激光传输器件组二和氙灯。泵浦激光器出射的激光由激光分束器件分束为两束，随后分别经过激光传输器件组一和激光传输器件组二正交汇聚至氙灯中央，共同维持氙灯中央的等离子体。本发明将泵浦激光分为两束，设计并利用正交激光光束汇聚点附近形成的相对闭合的交叉激光区域抑制了等离子体沿泵浦激光入射方向的生长，减小了等离子体的长宽比并提升了对称性。

技术研发人员：余霞,呼和,杨世超,师肇江
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14