[发明专利]一种高功率多程放大激光系统的光路设计方法

摘要

本发明涉及一种高功率多程放大激光系统的光路设计方法，属于激光系统技术领域，用空间频谱上的点表征各程光束的走向和腔反射镜姿态，建立各程光路频谱点和腔反射镜频谱点，基于相邻光程的光路频谱点相对于腔反射镜频谱点对称，构建各程光路频谱点和腔反射镜频谱点的相互关系，在二维平面内解析出各频谱点的位置，确定空间滤波器中小孔分布位置、各程光束走向和腔反射镜姿态，完成多程放大激光系统的光路设计，本发明将角谱对称理论应用于光束传播过程中，简化了设计过程，整个设计方法简单易行，特别适用于高功率多程放大激光系统的光路设计，适用范围广，适用于各种构型的光路设计。

主权项

1.一种高功率多程放大激光系统的光路设计方法，其特征在于，所述激光系统包括第一腔反射镜、第二腔反射镜、空间滤波器、放大器、等离子体电光开关和偏振片，所述空间滤波器由2个透镜和小孔阵列组成，对光束进行空间低通滤波，所述光路设计方法包括以下步骤：S1：用空间频谱上的点表征各程光束的走向和腔反射镜姿态，建立各程光路频谱点和腔反射镜频谱点；将小孔阵列所处位置设为空间频率面，各程光束依次聚焦于空间频率面形成各程光路频谱点，设定一程光路频谱点为(x1，y1)、二程光路频谱点为(x2，y2)、N程光路频谱点为(xN，yN)，所述各程光路频谱点表征光束的走向，用腔反射镜的频谱点表征各腔反射镜的法线指向，设定第一腔反射镜的频谱点为(xc1，yc1)，第二腔反射镜的频谱点为(xc2，yc2)；S2：基于相邻光程的光路频谱点相对于腔反射镜频谱点对称，构建各程光路频谱点和腔反射镜频谱点的相互关系；其中，其中，Q(N/2)表示N/2的整数商；S3：根据所述激光系统的光路设计目标，列出额外的频谱点关系方程，并结合各程光路频谱点和腔反射镜频谱点的相互关系，在二维平面内解析出各频谱点的位置，所述各程光路频谱点即为空间滤波器中小孔分布位置；S4：确定空间滤波器中小孔分布位置、各程光束走向和腔反射镜姿态，所述腔反射镜姿态包括第一腔反射镜姿态和第二腔反射镜姿态，完成多程放大激光系统的光路设计；其中，各程光束走向的确定方法为：其中，θ_n(x)表示n程光束光轴沿第一腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在x轴方向的夹角，θ_n(y)表示n程光束光轴沿第一腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在y轴方向的夹角；所述第一腔反射镜姿态的确定方法为：其中，θ_c1(x)为第一腔反射镜的法线沿第一腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在x轴方向的夹角，θ_c1(y)为第一腔反射镜的法线沿第一腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在y轴方向的夹角；所述第二腔反射镜姿态的确定方法为：其中，θ_c2(x)为第二腔反射镜的法线沿第二腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在x轴方向的夹角，θ_c2(y)为第二腔反射镜的法线沿第二腔反射镜到空间滤波器方向与透镜光轴在y轴方向的夹角。