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1、第28卷第8期中国激光Vol.A28,No.82001年8月CHINESEJOURNALOFLASERSAugust,2001文章编号:025827025(2001)0820714203多波长激光扩束系统的设计1,32111113李良钰李常春李银柱戴亚平刘诚程笑天朱健强王仕1(中国科学院上海光机所高功率激光物理国家实验室上海201800;23重庆通信学院重庆400035;电子科技大学应用物理系成都610054)提要在ICF高功率激光驱动器中,用双胶合透镜代替扩束望远系统中的较大透镜,或用两反射镜做成反射式
2、扩束系统,两种情形都能对多种波长进行扩束,达到了设计要求。关键词激光扩束,双胶合透镜,像差,非球面+中图分类号TL632.1;TH743文献标识码ADesignofLaserExpandingSystemsforMulti2waveLength1,3211LILiang2yuLIChang2chunLIYin2zhuDAIYa2ping1113LIUChengCHENGXiao2tianZHUJian2qiangWANGShi2fan1(StateKeyLabofHighLaserPhysics,Shan
3、ghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,TheChineseAcademyofSciences,Shanghai2018002InstituteofChongqingCommniucation,Chongqing4000353DepartmentofAppliedPhysics,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054)AbstractIntheICFhighpowerlaserdri
4、vers,acementeddoubletlenslaserexpandingsystemandreflectionalexpandingsystemformulti2wavelengtharegiven.Keywordsexpandingoflaser,cementeddoublet,aberration,asphere1引言激光光学系统有时需要有较宽的光束,故应对激光束进行扩束。一般的激光扩束系统结构如图1所示,图中(a)为开普勒望远系统,在扩束系统的中间焦点处加一小孔光阑,以限制聚焦光点的大小,这种
5、结构外型尺寸较长,在激光扩束中用得不多;(b)为伽利略望远系统,由于其外型尺寸小,作为扩束系统更具有其优越性而被经常采用。当采用伽利略望远系统时,图1(b)左边是一小孔径负透镜,右边是一大孔径正透镜,为了校正轴上像差,正透镜的一面采用非球面。这种典型的目镜和物镜都是单片透镜的扩束系统,只能对某一波长的激光扩束。由于色差的存在,要对另一波长的激光进行扩束,必须针对该波长另设计扩束系统,这样很不方便,也不经济。图1扩束望远系统(a)开普勒望远系统;(b)伽利略望远系统Fig.1Expandingtelesco
6、pe(a)Kepleriantelescope;(b)Galileotelescope收稿日期:2000212205;收到修改稿日期:20012042058期李良钰等:多波长激光扩束系统的设计7152多波长扩束系统的设计方案何波长的非吸收激光进行扩束。在实际激光扩束中,如ICF高功率激光驱动器中的激光扩束系统,要对基频(波长为11053μm)激光进行扩束,同时也希望能对三倍频(波长为01351μm)激光进行扩束。如果扩束系统的小孔径透镜和大孔径透镜都是单片透镜时,只能对一种波长校正像差。由于色差的存在,当
7、对另外一种波长的激光进行扩束时,不但要重新调整两透镜的距离,像差也会改变,因此在这种情况下,对多少种波长的激光进图3双非球面反射式激光扩束系统行扩束,就必须相应地设计多少个扩束系统,这非常Fig.3Laserexpandingsystemintworeflectiveasphere麻烦,也不利于节约系统资源。2.1双胶合非球面透射式扩束系统设计方案3设计实例为了对激光扩束系统实现多波长消色差,将图根据ICF高功率激光驱动器对激光扩束的要1(b)中的右边大孔径单透镜改为双胶合透镜,如求,需要将直径为2mm的
8、激光束扩为200mm,激光图2所示。由于双胶合透镜的相对孔径系统比较的波长范围是从基频(波长11053μm)到三倍频(波小,必须增加大透镜焦距,使整个扩束系统的长度增长01351μm),主要是在01351μm和11053μm之间加。因为激光束的直径接近透镜的口径,而视场角切换。又较小,此时激光扩束系统的大透镜的一面采用非[1]3.1双胶合非球面透射式激光扩束系统的设计球面,可以校正轴上点宽光束像差。基于这一要求,根据2.1的设
