高能激光衰减器——圆孔光栅.pdf

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1、高能激光衰减器圆孔光栅邹海兴}冯—大任1(中国科学院上海光机所):,提要本文从相千光物象关系式出发证明一束激光通过均匀分布的圆孔光栅,、,。后当二荟/N二刃/N《1时则原光束远场分布将重现因而圆孔光栅可以作为激光.。实验证明圆孔光栅作衰减器时,士7界。束测量的衰减器其误差小于HighenergyIaserattenuaotreireularaperturegraitng20Ha坛。—}尸。gD。叫hanghaiInstituetofOPtieoand卫ineMeanies,Ad(ShCcaem协Siin傀)Abstraet:IthasbenProvedontba溢5oftheformulaf

2、orereoeotimagesthatwhenhecohnt均二二刀<1,tilerstribuoeorigioaoPtiearsuon若/N,/Nfa且dddiit二f七hlcalbmwill块仕ctedwhtheIaserbeamPasseshtro铭hahomogeneouslydistributedeireularaePrturegrat~ing.Thusthee元r-rea.rseularaPerturegratingcanbeusedastheaetnuaotinlaserbmleasure现entExepimontShowedareuerr,s.thtwileniclaraPt

3、uregatingwasusedastheatenuatoristerrorwaslesthan17%,B,,,。经圆孔光近年来发展了一种圆孔光栅衰减惕砌光强分布为oI(乳碗),1,,,,。器1t,因可制成金属基底的器件表面抛光栅后由透镜L成象于H平面上见图1o,,,可以耐极高的连续功率(如铜基底抛光破一般情况下激光束可以近似地看作为平面,。,,坏阂值达1少瓦/厘米勺特别适用于红外激波象平面1上光强I偌动对完全相千。照明物体而言,可写成￡3,光衰减之用但是对其原理及设计参数讨论。I,一B,刀,A,刀“1尚少见本文对这种衰减器作了理论分析和(荟劝}(荟)(荟)1()。,,圆,A,,由光阑函实验

4、研究研究表明在满足一定条件下其中②叻是点扩散函数孔光栅可以对高能激光束进行有效衰减。而圆孔光栅刀,P平面且分束比大衰减后光束仍保持原光束的场、。分布偏振态等主要特征并得出使用这种I(荟,叻。激光衰减器应满足的条件一、主要原理1.激光束通过圆孔光栅后的光强分布图1物象关系示意图设激光束在平面尸上的复数振幅分布为:19801月收稿日期年韶日T分,。二,,i,二:,:,,二。,。。数(犷)来确定在夫琅和费衍射情况下(,)(夕)…(夕)其中:,,略去常数因子为式~心/2硫叭一赫/2呱A,,一、T,·一夕(;一)(一。)二且令硫硫{1{:立圆孔光栅光阑函数可写成,·二,`十少```二,叭)士、一2可若

5、场“甸(2,了(功~1帆呱告(孙)。、,,)士:>其中琉g氛是光阑最大半径处的座标~O合入,,、是光波长夕是光阑到象面之距夕才是象则劝一p面座标。:低引进一组无量纲数鲡刻xeJ·二“·2_。二一,硫夕{一2可〔(+)曹若荟砂oe。`尹刀“,r+(g+g)〕}由甸2嘛_才刃~刀.l(3)二e二。艺xP〔一2叮(荟妙do、2二··eod0表示均匀照明矩形方孔(宽沁十“:)〕`。Xp。J丁长2夕幼在1平面上衍射花样级次间隔值·。`,,’,,2+夕刀面了可(荟)]对光阑考察点M(犷)引进另一组卜.,`,`:无量纲数血匆劣护其中一ù。二甲’“”““叽二〔一2可(`+“,〕““骊上J人(4),~oA伽)

6、,则,定义为圆孔光栅小圆孔的点扩散函数经座,1J.`:广(`,一坛一二坛,:T(。!功标变换可改写为rl2__/_·,。。。T犷J。2“犷p““rdr8p〔一2。+少刀()一()()()ex可(彗)〕)·5)而(衬“吻姚衬,其中P一一r一一为运算方便明了这里仅考虑一个矩形,。户``“`“。一+刀孔而圆孔亦可得到类似结论甲荟厄,e。设矩形方孔光阑函数尹一为边长为d的矩形孔心7不石而二,。二,I、,、望(~1}!!衍射条纹间距功合合,、?,T1!}>}、}>当光阑函数(灼一合合合:>A矩·,:_公,。(`)一()少香丁了二丁,二二exP仁一2可(若十g刀)」dd夕,口兀11汀ZJ(兀、eX劣“臼

7、n飞O夕n一、,〔:2可(`+。)〕~—一—了」仍)住汀P住犷二,梦其中·dod少一C疗·isoa刀(6)—二血Zp0IJ(),A考虑一个圆孔光栅有NxN个圆孔派P。,,、:方阵圆孔直径为d间距为不中心座标为由(7)(9)式可得万习一本.们一,-t,e!劣e劣匕刁」,J月2p2口〔(耐夕〔(2/即,A。一、翔一、、翔A一加(若劝晋卜月尸.L冀。。二A1+2(2二塔/2+2(2二2塔/2硫)+…刚05任动+2。