[实用新型]一种三透镜高功率激光像传递装置

说明书

本实用新型提供一种三透镜高功率激光像传递装置。该装置包括：第一平凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜；其中，第一平凸透镜的平面与平凹透镜的平面相对、凸面与高功率激光器的激光输出侧相对；第二平凸透镜的凸面与平凹透镜的凹面相对、平面与增益介质相对；第一平凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜的光轴同轴且光轴与高功率激光器输出的激光光路重合。通过在从高功率激光器到增益介质这个方向的激光光路上依次设置平凸透镜、平凹透镜和平凸透镜这三面透镜，避免高功率激光在传播过程中产生焦点，从而避免了因产生焦点而造成激光电离空气情况的发生，因此本实用新型提供的三透镜高功率激光像传递装置可以提升高功率激光成像的稳定性与均匀性。

技术领域

本实用新型涉及高功率激光技术领域，尤其涉及一种三透镜高功率激光像传递装置。

背景技术

在过去三十年中，高功率激光技术获得空前的进展，激光脉冲宽度越来越短，激光脉冲峰值功率越来越强，应用领域越来越广。高功率固体激光器在激光通讯、激光加工、激光医疗、照明监控、国防安全、飞秒激光技术等领域有着广泛的应用。目前，使用高功率固体激光器作为泵浦源的基于啁啾脉冲放大技术的飞秒激光系统已可产生10PW峰值功率、几十fs（飞秒）脉冲宽度的超短超强的激光脉冲，而随着这种超短超强飞秒激光工业化技术的不断成熟，其在上述诸多领域又会产生更加广泛、优化的应用。

在啁啾脉冲放大技术产生超短超强飞秒激光的激光放大装置中，高功率固体激光器产生的高功率激光作为泵浦光经过增益介质将其激发，其后种子光经过增益介质吸收能量得到功率放大。在超强激光放大装置中，一个重要的前提是满足泵浦光传播至增益介质处时的强度保持均匀分布，这样可以使得种子光在增益介质中得到较为均匀的放大。目前市场上的泵浦光激光器可以满足泵浦光光斑在激光器出口较近的一段距离保持均匀分布，但是由于热透镜的球差效应的存在，导致随着传播距离的增长，泵浦光光斑的衍化过程会导致其强度分布发生变化，无法维持均匀分布，而泵浦光的不均匀分布会导致种子光放大后光斑分布的峰值功率过强，甚至产生强度热斑，这会对之后的导光元件（尤其是压缩器中的脉冲压缩元件）产生不可逆的损伤。因此，如何保证泵浦激光在增益介质处的均匀分布是超短超强飞秒激光放大过程中的一项关键技术。

目前，维持泵浦激光在增益介质处均匀分布的措施有：(1)尽量将泵浦光激光器靠近增益介质放置，使泵浦激光在开始产生明显的衍化过程之前传播至增益介质处，从而维持泵浦激光在增益介质处的均匀分布。(2)使用两个透镜在泵浦激光传播至增益介质的光路上前后放置，利用透镜成像原理形成一个像传递系统，使泵浦激光激光器出口的光斑成像在增益介质处，从而维持泵浦激光在增益介质处的均匀分布。

在第(1)种措施中，由于超强激光放大装置的复杂性与实际架设的空间分布等问题，对于激光放大强度并不是太强的放大装置而言，将泵浦光激光器靠近增益介质放置可以实现泵浦激光在增益介质处的均匀分布。但是，对目前超强激光放大至百TW甚至PW量级的放大装置而言，该方法在实际实施过程中很难实现，且即使是一段较短的传播距离也会产生一定程度的强度分布的衍化。

在第(2)种措施中，两个透镜会在像传递系统中产生焦点，对于高功率泵浦激光而言，这种焦点会电离空气，导致泵浦激光的光斑分布变差且稳定性降低，故双透镜的像传递系统需要搭配真空系统进行架设，这增加了整个系统的复杂性与不稳定性。

发明内容

针对目前市场上的泵浦光激光器产生的泵浦激光难以维持在远场放置的增益介质处的均匀分布，以及现有的基于双透镜的像传递系统较为复杂且不稳定的问题，本实用新型提供一种三透镜高功率激光像传递装置。

本实用新型提供一种三透镜高功率激光像传递装置，该装置包括：第一平凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜；其中，

所述第一平凸透镜的平面与所述平凹透镜的平面相对、凸面与高功率激光器的激光输出侧相对；所述第二平凸透镜的凸面与所述平凹透镜的凹面相对、平面与增益介质相对；