一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法及系统。采用所述长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法及系统，能够确定长焦深非球面反射镜的曲面结构，从而根据所述曲面结构制备具有均匀长焦深特性的非球面反射镜，根据所述曲面结构制备的非球面反射镜，与现有抛物面反射镜相比，技术实现难度相当，可以实现与之相同的横向焦斑尺寸，还可以将焦深拉长10～100倍，同时实现了小焦斑和长焦深特性，因此在高功率激光与物质相互作用等强场领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法及系统
本专利技术涉及反射式聚焦光学器件设计
，特别是涉及一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法及系统。
技术介绍
在高强度激光聚焦领域，往往需要用到大口径的光学透镜或反射镜。其中，透镜是利用光的折射原理进行聚焦，当入射激光脉冲是超短脉冲(比如飞秒级别的激光脉冲)时，此时具有较宽的带宽，由于折射元件对不同频率具有不同的折射角，因此不可避免的存在色散问题。相比之下，反射镜是利用光的反射原理进行聚焦，对频率信息不敏感，当用于超短脉冲聚焦时能够很好的解决色散问题，因此反射镜在高强度激光聚焦领域被广泛应用。并且，激光聚焦中主要使用的聚焦反射镜是抛物面镜。对于抛物面镜，在理想情况下，当入射光严格平行于光轴时，反射光完全汇聚于焦点处，故具有无球差、光扰动小，耐用性高等优点。目前，抛物面镜是聚焦高强度超短激光脉冲的主要手段。经抛物面镜聚焦后，可在焦点处获得功率密度范围为1016W/cm2～1020W/cm2的强激光场。然而，经抛物面镜聚焦后的光场为高斯光场，不存在长焦深特性，其焦斑半径R与瑞利长度ZL满足以下关系：ZL＝4πR2/λ。例如，当R＝10μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取激光截面光强分布和光强能量守恒方程；根据所述激光截面光强分布和所述光强能量守恒方程确定焦深区域轴向距离与入射光半径的对应关系；根据所述对应关系确定波前函数；根据等光程原理，利用所述波前函数反推出所述长焦深非球面反射镜的曲面结构。

【技术特征摘要】
1.一种长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取激光截面光强分布和光强能量守恒方程；根据所述激光截面光强分布和所述光强能量守恒方程确定焦深区域轴向距离与入射光半径的对应关系；根据所述对应关系确定波前函数；根据等光程原理，利用所述波前函数反推出所述长焦深非球面反射镜的曲面结构。2.根据权利要求1所述的长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述根据所述激光截面光强分布和所述光强能量守恒方程确定焦深区域轴向距离与入射光半径的对应关系，具体包括：根据所述激光截面光强分布Iσ(r)求解所述光强能量守恒方程获得所述焦深区域轴向距离与入射光半径的对应关系z(r)；其中r表示入射光半径；Iσ(r)表示激光截面光强分布；z(r)为所述焦深区域轴向距离与入射光半径的对应关系；f1为焦深长度的上限；Iz(z)表示经反射镜聚焦后所需的焦深区域的轴向光强分布；z表示焦深区域的轴向距离。3.根据权利要求2所述的长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述根据所述对应关系确定波前函数，具体包括：根据所述对应关系z(r)求解波前函数方程获得所述波前函数4.根据权利要求3所述的长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述根据等光程原理，利用所述波前函数反推出所述长焦深非球面反射镜的曲面结构，具体包括：根据所述等光程原理确定所述波前函数上任一点与所述长焦深非球面反射镜上对应点之间的关系方程组；求解所述关系方程组，获得所述长焦深非球面反射镜的曲面结构zm(rm)。5.根据权利要求4所述的长焦深非球面反射镜曲面结构确定方法，其特征在于，所述根据所述等光程原理确定所述波前函数上任一点与所述长焦深非球面反射镜上对应点之间的关系方程组，具体包括：根据所述等光程原理，确定所述波前函数上任一点与所述长焦深非球面反射镜上对应点M(rm，zm)之间的关系方程组；所述关系方程组包括第一关系式和第二关系式其中为波前函数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范全平，曹磊峰，魏来，王少义，杨祖华，张强强，陈勇，巫殷忠，
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