關鍵詞：高功率雷射發射系統；擴束系統
1 引言
高功率雷射發射系統是強雷射空間傳輸系統中不可缺少的裝置。對高功率雷射發射系統的研究一直是雷射應用領域的關鍵技術問題。高功率雷射發射系統通常由準直系統、導光光路系統和擴束系統組成,光學系統要求具有高抗雷射損傷門檻值、高反射率、熱變形小等特點。這裡我們主要讨論擴束系統的設計。
2 設計要求
| 項目 | 名額要求 |
| 發散角 | <3mrad |
| 擴束前光束寬度 | 45mm*45mm |
| 擴束比 | 2 |
| 系統波像差 | λ/4 |
| 波長 | 10.6um |
| 兩鏡間距 | 200mm左右 |
3 設計方案選擇
由于雷射波長較長，出射光束直徑較大，大口徑透鏡材料價格昂貴，反射系統便于冷卻，同時為了避免中心遮攔對雷射能量的損失,提高系統的發射能量，故高功率雷射擴束系統選擇離軸無焦卡塞格林系統進行擴束。所設計的離軸卡塞格林擴束系統,其擴束倍率為2倍,主鏡離軸量265mm,次鏡離軸量132.5mm,主鏡為凹抛物面,次鏡為凸抛物面。
4設計步驟
- 根據主次鏡間距和擴束比計算主次鏡的曲率半徑，主次鏡曲率半徑分别為800mm和400mm。
- 按下圖設定系統參數
- 按下圖輸入表面參數
- 系統圖如下所示：
- MTF/波前圖/像面光斑圖如下所示：
5 總結
這是一種被廣泛采用的強雷射擴束系統，本文作為強雷射發射系統的入門級教程，抛磚引玉，供初學者參考。
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