放电激励准分子激光近场光斑呈矩形,光斑短轴能量呈近高斯分布,长轴能量呈近高斯分布、近平顶分布或介于二者之间,由于均匀性较差,往往不能直接进行工程应用,此外,工作气体的老化、放电电极的损耗、谐振腔片的污染亦会导致光斑质量降低,故需要对光斑进行处理,以提高其能量分布均匀性。光斑匀化方法主要分为三种。 截取法 这种方法采用特定尺寸与形状的光阑,截取准分子激光斑的近平顶部分,以期获得满足应用需求的光斑。 该方法的缺点在于浪费了大部分激光能量,若采用截取的部分去进行掩模投影,则激光能量的有效利用率会更低,除此之外,截取的光斑的能量分布也会随着原始光斑的能量分布变化而变化。 截取法适合对辐射剂量和能量分布要求均较低的工程应用或实验研究。 叠加法 这种方法的基本思路是首先将准分子激光分割为若干部分,然后将分割的部分叠加在一起,形成强弱互补,从而起到光斑匀化的作用。 例如采用一个棱镜将原始光束分割为两部分,合理设置棱镜的楔形角就可获得相应的叠加面,此时两束光的强弱部分形成互补;再如,采用两片对称的半凸面透镜分别对准分子激光的边缘部分进行处理,折射的边缘光在某个位置与未经处理的中间部分的光束形成强弱叠加;此外,光波导也有类似的功能。 以上方法的缺点在于对原始光斑的能量分布及其对称性有特定要求,若偏离该特定分布,或对称性差,则光斑匀化效果降低。 折射法与衍射法 折射法利用具有望远镜结构的非球面透镜组对单模高斯光束进行整形,首先对输出的具有平顶分布的光束的函数进行定义,输出光束常定义为超高斯光束或匀化洛仑兹函数,然后采用光线追迹法确定光线映射函数,确定非球面参数。 望远镜结构中,第一非球面镜的作用是对入射光进行调制,从而在第二非球面镜的前表面获得匀化光斑,第二非球面镜的作用是保证光束平行出射。 衍射法基于光波场的标量或矢量衍射理论,建立起入射光场和出射光场间的数学模型,再通过优化算法对衍射元件的相位分布进行计算。 联系邮箱:lm@focaloptics.com,欢迎相关行业朋友与我们约稿。谢谢。 |
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