提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，包括：第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。本发明专利技术提供一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，其能够通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，以提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法
本专利技术涉及一种在惯性约束聚变研究情况下使用的提高滤波透过率的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用在惯性约束聚变研究中对小宽带光谱色散匀滑光束经过空间滤波器时，提高滤波透过率的方法。
技术介绍
在惯性约束聚变研究中，为了实现靶面均匀辐照，高功率固体激光装置采用了小宽带光谱色散匀滑技术，将具有一定带宽的相位调制光束，通过色散光栅进行光谱色散，实现焦斑的动态扫动。而高功率固体激光装置中，为了实现像传递和提升光束质量，光路中会使用空间滤波器。空间滤波器可以看作一对透镜和一个滤波小孔的组合：具体来说，第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束输出，光束质量得到提升，但同时损耗了一定能量。目前的滤波小孔采用圆形设计，尺寸为2a，小孔的滤波频率为υc＝a/(λf)(1)式中，λ为激光波长，f为输入透镜焦距。因此，小孔尺寸不能太大，否则起不到滤波的作用，会降低后续的光束质量；小孔尺寸也不能太小，否则滤除的成分太多，能量损耗大。小孔的尺寸，一般结合激光的具体参数和光束质量需求确定，现有技术中，小孔尺寸的计算取决于具体激光装置的光束质量、运行通量以及非线性最快增长频段。对于惯性约束聚变所用的巨型激光器，小孔尺寸的选择为d＝n*(2.44*λ*f/D)，，n为系数，一般在20-50之间，D为入射光斑口径，当入射光斑为圆形时，D取其直径，若入射光斑是正方形，则D取其对角线长度，f为空间滤波器第一透镜的焦距，λ为激光波长。当激光装置采用了小宽带光谱色散匀滑技术时，焦斑在一个方向会被扫开，则扫开方向的焦斑尺寸会大于未扫开方向的焦斑尺寸，焦斑接近一个椭圆形。此时，如果还是采用原来的圆形小孔，在焦斑的扫开方向上，小孔会滤除太多光场成分，能量损耗大。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，其能够通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，以提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种提高空间滤波器中滤波透过率的方法，所述空间滤波器包括一对透镜及与其相配合的滤波小孔，包括：第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束输出；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。优选的是，其中，对于未加入光谱色散匀滑的窄带光束，空间滤波器的小孔被配置为圆形结构，且直径尺寸为2a；其中，所述滤波小孔的短轴尺寸被配置为与小孔的直径尺寸一致。优选的是，其中，所述滤波小孔的长轴尺寸被配置为：2a+Δx；其中，2a为滤波小孔短轴的尺寸，Δx为光谱色散匀滑的参数。优选的是，其中，所述光谱色散匀滑的参数可通过以下方法以得到：当在窄带光束中加入光谱色散匀滑，其焦斑在一个方向上被扫开，扫动范围Δx可由以下公式计算得到：Δx＝f·Δλ·M-1·(dθ/dλ)其中，f为第一透镜的焦距，M为系统传输链的传输矩阵，Δλ是光束的带宽，dθ/dλ为色散光栅的色散系数。本专利技术至少包括以下有益效果：其一，本专利技术通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，能够提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性。其二，本专利技术通过对椭圆滤波小孔中各轴长度的具体限定，使得其在提高能量透过率的同时，不影响滤波效果，稳定性好更好，可控性更强，可实施效果更好。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的一个实施例中滤波小孔的结构示意图；图2为未加入光谱色散匀滑时的焦斑和圆形滤波小孔(图中白圈)示意图；图3为加入光谱色散匀滑时的焦斑分布，以及圆形滤波小孔和椭圆形滤波小孔的示意图(图中白圈)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。根据本专利技术的一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，所述空间滤波器包括一对透镜及与其相配合的滤波小孔，包括：第一透镜对一小宽带光谱色散匀滑光束进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜对滤波后的焦斑进行傅里叶逆变换，获得滤波后的光束输出；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。采用这种方案通过将滤波小孔配置成与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构，即椭圆形滤波小孔的长轴方向与光谱色散的方向一致。能够提高对小宽带光谱色散匀滑光束的滤波透过率，以使其滤波透过率在原有圆形小孔的基础上至少提高3％，具有更好的适应性和稳定性的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本专利技术时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。在另一种实例中，对于未加入光谱色散匀滑的窄带光束，空间滤波器的小孔被配置为圆形结构，且直径尺寸为2a；其中，所述滤波小孔的短轴尺寸被配置为与小孔的直径尺寸一致。如图1所示，采用这种方案中空间滤波器的滤波小孔采用椭圆形设计，椭圆的短轴(1)长度与未加入光谱色散匀滑前的小孔尺寸保持一致，故其在短轴方向上的滤波透过率与现有技术的圆形小孔保持一致，具有可实施效果好，可操作性强，稳定性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本专利技术时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。在另一种实例中，所述滤波小孔的长轴尺寸被配置为：2a+Δx；其中，2a为滤波小孔短轴的尺寸，Δx为光谱色散匀滑的参数。如图1所示，采用这种方案椭圆形的长轴(2)长度由短轴的长度和光谱色散匀滑的参数共同确定，即滤波小孔长轴和短轴的尺寸差由光谱色散匀滑的参数确定，以适应不同激光及光束质量的要求，其具有可实施效果好，适应性强，稳定性好，透过率高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本专利技术时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。在另一种实例中，所述光谱色散匀滑的参数可通过以下方法以得到：当在窄带光束中加入光谱色散匀滑，其焦斑在一个方向上被扫开，扫动范围Δx可由以下公式计算得到：Δx＝f·Δλ·M-1·(dθ/dλ)其中，f为空间滤波器中第一透镜的焦距，M为系统传输链的传输矩阵，这两个参数对固定的光路是定值；Δλ是光束的带宽，dθ/dλ为色散光栅的色散系数。采用这种方案在焦斑的被扫开方向，相应的增大滤波小孔的尺寸为2a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，所述空间滤波器包括一对透镜及与其相配合的滤波小孔，其特征在于，包括：一小宽带光谱色散匀滑光束通过第一透镜进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜将滤波后的焦斑进行逆傅里叶变换，获得滤波后的光束输出；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。

【技术特征摘要】
1.一种提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，所述空间滤波器包括一对透镜及与其相配合的滤波小孔，其特征在于，包括：一小宽带光谱色散匀滑光束通过第一透镜进行傅里叶变换；位于第一透镜焦平面上的滤波小孔对聚焦后的焦斑进行空间滤波，以滤除光束中的高频部分；位于滤波小孔后的第二透镜将滤波后的焦斑进行逆傅里叶变换，获得滤波后的光束输出；其中，所述滤波小孔被配置与焦斑的扫开方向相配合的椭圆形结构。2.如权利要求1所述提高空间滤波器对小宽带光谱色散匀滑光束透过率的方法，其特征在于，对于未加入光谱色散匀滑的窄带光束，空间滤波器的小孔被配置为圆形结构，且直径尺寸为2a；其中，所述滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晚晴，张颖，刘兰琴，耿远超，王文义，孙喜博，郑天然，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51