Формирователь 3D структуры лазерных импульсов Российский патент 2024 года по МПК G02B27/42 

Изобретение относится к лазерным системам, а именно к устройствам формирования 3D эллипсоидального лазерного импульса.

Фотоинжекторы, состоящие из фотокатода и ВЧ-пушки, служат источниками электронных пучков для ускорителей, электрон-позитронных коллайдеров, лазеров на свободных электронах. Использование фотоинжекторов в стартовых частях этих установок связано с возможностью получения малого поперечного нормализованного эмиттанса (<1 мм⋅мрад) электронных сгустков (банчей) при большом пиковом токе (~50 А). На поперечный эмиттанс генерируемого электронного банча существенное влияние оказывает пространственно-временное распределение интенсивности лазерного импульса, используемого для фотоэмиссии электронов с поверхности фотокатода. Известно, что оптимальное распределение интенсивности лазерного импульса в пространстве представляет собой эллипсоид с постоянной интенсивностью внутри границы и нулевой снаружи, при этом центральная длина волны лазерного излучения должна лежать в УФ области спектра. Использование профилированных лазерных импульсов уже позволило получить рекордные значения нормализованного эмиттанса (<1 мм⋅мрад) на ускорителе DESY PITZ (г. Цойтн, Германия).

Известен ряд работ, посвященных одномерному шейпингу лазерных импульсов: с использованием электрооптических модуляторов [1, 2], акустооптического модулятора [3], а также с управлением формой лазерных импульсов перед усилителем [4].

В патенте [5] описано оптическое устройство для управления формой фемтосекундных лазерных импульсов на основе дисперсионного элемента и единственной 2D маски, позволяющей осуществлять амплитудное и фазовое профилирование. Известно устройство на основе массивов микроотражателей, 4f схем переноса изображения и пространственного модулятора света (Spatial Light Modulator или SLM) в Фурье-плоскости компрессора с нулевой дисперсией, которое позволяет управлять 3D формой лазерных импульсов [6]. Однако ни в одном из найденных патентных документов не обсуждаются методы получения и доставки лазерных импульсов с резкой пространственно-временной границей и параметрами, подходящими для их применения в фотоинжекторе.

В работе [7] хроматическая аберрация диспергирующей линзы преобразует заранее приготовленный при помощи акустооптического программируемого дисперсионного фильтра (AOPDF, Acousto-Optic Programmable Dispersive Filter) профиль спектральной интенсивности чирпированного импульса в эллипсоидальную структуру излучения в дальней зоне. Однако эта схема не может быть масштабирована до необходимых в фотоинжекторе энергий.

В [8] предложен качественно новый подход к формированию трехмерной границы импульса, в том числе с осевой симметрией, задействующий профилированную чирпирующую объемную решетку Брэгга (CVBG). Эллипсоидальный лазерный импульс, полученный таким способом, имеет довольно размытую границу. Это связано с технологией записи профиля отражения CVBG и не может быть устранено оптическими методами. Объемные брэгговские решетки, как и метод в целом, применим только на основной гармонике излучения.

Типичная длительность инжектирующего импульса - от нескольких единиц до нескольких десятков пикосекунд. В этом диапазоне с наилучшей стороны себя зарекомендовал метод профилирования линейно чирпированных импульсов при помощи пространственного модулятора света SLM в Фурье-области компрессора с нулевой дисперсией [9]. Если длительность чирпированного импульса много больше Фурье-предела, его временная огибающая будет повторять спектральное распределение. В литературе такие импульсы иногда называются спектронами [10]. Управляя спектральной интенсивностью спектрона, можно профилировать импульс во временной области. Таким образом могут быть получены прямоугольные [11], треугольные импульсы [12], а также импульсы с модуляцией временной огибающей на ТГц частоте [13]. Описанный метод в многопроходных схемах позволяет осуществлять трехмерное профилирование, в частности, формировать квази-эллипсоидальную пространственно-временную границу импульса, но результирующие распределения ограничены симметрией поворота на 90° [11].

Описанный в [11] формирователь 3D границы лазерного импульса на основе SLM выбран в качестве прототипа. Устройство включает в себя несколько блоков. Блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости основан на схеме компрессора с нулевой дисперсией, организованного с использованием двух дифракционных решеток, двух цилиндрических линз, образующих телескоп Кеплера, и пространственного модулятора света SLM. Блок транспортировки и поворота пучка содержит систему линз, компенсирующих астигматизм в пучке, призму Дове, осуществляющую поворот пучка на 90°, и систему зеркал, возвращающих пучок на первоначальную высоту. При помощи фарадеевской развязки после блока транспортировки и поворота пучок направляется на блок профилирования лазерного импульса по тому же пути в обратном направлении. Блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости состоит из тех же элементов, что и блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости. Блок транспортировки (ввода/вывода) пучка включает в себя фарадеевскую поляризационную развязку и транспортный телескоп.

Недостатками устройства-прототипа являются: невозможность независимого профилирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях, ограниченное масштабирование пучка по поперечному сечению, а значит, и по энергии из-за доступных размеров апертуры SLM и вращателей Фарадея. А также невозможность использования SLM в гармониках, большой размер устройства, неоптимальное использование входящих в него оптических элементов и большие потери мощности излучения.

Задачей, на решение которой направлено предложенное устройство, является разработка компактного и недорогого формирователя 3D эллипсоидальной границы лазерного импульса, обеспечивающего резкую границу этого импульса, с небольшими потерями мощности излучения, легко масштабируемого по поперечному размеру входного пучка и подходящего для разных длин волн, включая гармоники основной частоты.

Технический результат достигается за счет того, что разработанное устройство так же, как и устройство-прототип, включает блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости, основанный на схеме компрессора с нулевой дисперсией, блок транспортировки и поворота пучка, содержащий призму Дове, блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости, основанный на схеме компрессора с нулевой дисперсией, блок транспортировки пучка. Новым является то, что блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости состоит из одной дифракционной решетки, одной цилиндрической линзы и помещенного в Фурье-плоскость компрессора диэлектрического зеркала с углом падения 0° с аналоговой маской M1, причем распространение лазерного импульса осуществляется в нижнем ярусе этих элементов. Блок транспортировки и поворота пучка содержит одно сферическое зеркало, отражающее пучок четыре раза и эквивалентное двум телескопам Кеплера, реализованным при помощи второго диэлектрического зеркала с углом падения 0°, а также двухзеркальный отражатель луча, установленный вертикально и обеспечивающий обход формирователя 3D структуры лазерных импульсов в двух ярусах, при этом между сферическим зеркалом и двухзеркальным отражателем луча размещена призма Дове. Блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости состоит из одной дифракционной решетки, одной цилиндрической линзы и помещенного в Фурье-плоскость компрессора диэлектрического зеркала с углом падения 0° с аналоговой маской М2, независимой от аналоговой маски M1, причем распространение лазерного импульса осуществляется в верхнем ярусе этих элементов. Блок транспортировки пучка состоит из сферического зеркала, отражающего пучок два раза и эквивалентного телескопу Кеплера, реализованного при помощи второго диэлектрического зеркала с углом падения 0°, к тому же формирователь 3D структуры лазерных импульсов включает блок профилирования лазерного импульса в поперечном сечении, содержащий аналоговую маску М3. На всем протяжении схемы осуществляется раздельный перенос изображения вертикальной и горизонтальной границ с тем, чтобы в плоскости М3 формирования результирующей структуры излучения импульс имел резкую трехмерную границу.

В частном случае реализации разработанного устройства блоки связаны между собой при помощи трех вспомогательных зеркал.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими фигурами.

На фиг. 1 представлена оптическая схема формирователя 3D структуры лазерных импульсов.

На фиг. 2 представлено положение тестовых пластин на диэлектрическом зеркале с углом падения 0° (схематические изображения слева) и полученное профилирование (экспериментальные изображения справа): а), б) - интегрального сечения, в), г) - продольного λ-усечения.

На фиг. 3 представлено: а) несколько показательных примеров из серии продольных сечений, полученных с помощью сканирующего имидж-спектрографа, б) трехмерная граница сформированного импульса, полученная с использованием трех круглых масок.

Разработанное устройство состоит из следующих оптических элементов: дифракционной решетки 1, цилиндрической линзы 2, диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0°, сферического зеркала 4, второго диэлектрического зеркала 5 с углом падения 0°, призмы Дове 6, двухзеркального отражателя 7, а также аналоговых масок M1 и М2, размещенных на отражающей поверхности диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° на разных высотах, соответствующих верхнему и нижнему ярусам устройства. На выходе пучка из устройства размещена аналоговая маска М3.

Предлагаемое изобретение реализуется следующим образом.

Лазерный импульс со спектром S(x, у, ω) попадает в блок профилирования лазерного импульса в вертикальной ω-у плоскости (оптическая частота ω в линейно чирпированном импульсе пропорциональна времени t внутри импульса, а также на рассматриваемой ширине спектра длине волны λ, ось у направлена вертикально), который представляет собой компрессор с нулевой дисперсией. Он состоит из дифракционной решетки 1, цилиндрической линзы 2 и диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° с маской M1, помещенного в Фурье-плоскость компрессора. Распространение лазерного импульса осуществляется в нижнем ярусе этих элементов. Дифракционная решетка 1 раскладывает лазерный импульс в спектр по горизонтали (в направлении оси х системы координат, связанной с исходным пучком). Цилиндрическая линза 2 разделяет частотные компоненты излучения в пространстве, фокусируя их в плоскости диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° в узкие вертикальные полосы, разнесенные по оси х. Для линейно чирпированного импульса это автоматически означает горизонтальную временную развертку на диэлектрическом зеркале 3 с углом падения 0°. Маска M1 осуществляет эллиптическое профилирование трехмерной границы лазерного импульса в осях t-y. Затем цилиндрическая линза 2 коллимирует каждую монохроматическую компоненту излучения, а дифракционная решетка 1 собирает все спектральные компоненты обратно в пучок. После первого отражения от диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° через маску M1 спектр излучения принимает вид S(x, y, ω))М₁(у, ω).

После блока профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости пучок направляется на блок транспортировки и поворота пучка, состоящий из сферического зеркала 4, второго диэлектрического зеркала 5 с углом падения 0°, двухзеркального отражателя 7 и призмы Дове 6. Одно сферическое зеркало 4 в этом блоке благодаря многопроходной схеме образует два телескопа Кеплера, реализованных при помощи второго диэлектрического зеркала 5 с углом падения 0°. Выбор зеркального транспортного телескопа гарантирует отсутствие хроматической аберрации и уменьшает сферическую в более чем 8 раз на удар по сравнению с линзовым телескопом. Телескоп Кеплера осуществляет перенос изображения горизонтальной границы импульса из плоскости маски Ml в промежуточную плоскость, которая находится перед призмой Дове 6. Далее импульс следует через призму Дове 6, поворачивающую его на 90° вокруг направления распространения, при этом оси х и у исходного импульса меняются местами, и затем на двухзеркальный отражатель 7, опускающий пучок в нижний ярус. Далее пучок попадает снова в телескоп Кеплера (последовательность элементов 4-5-4), который участвует в дальнейшем переносе вдоль схемы повернутой, уже вертикальной, границы лазерного импульса. Второе диэлектрическое зеркало 5 с углом падения 0° поднимает пучок в верхний ярус.

Блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости (в ω-х координатах исходного импульса, ось х направлена горизонтально) аналогичен блоку профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости и включает те же самые оптические элементы: дифракционную решетку 1, цилиндрическую линзу 2 и диэлектрическое зеркало 3 с углом падения 0°, но с маской М2. Лазерный импульс в этом блоке распространяется в верхнем ярусе и, предварительно повернутый на 90° в предыдущем блоке, профилируется в осях t-x исходного пучка при помощи маски М2, расположенной в верхнем ярусе диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0°. Цилиндрическая линза 2 также участвует в транспортировке изображения вертикальной границы импульса. После отражения диэлектрическим зеркалом 3 с углом падения 0° через маску М2 импульс приобретает спектр S(х, у, ω)М₁(у, ω)М₂(х, ω).

Блок транспортировки пучка включает сферическое зеркало 4, отражающее пучок два раза, и второе диэлектрическое зеркало 5 с углом падения 0°, образующие телескоп Кеплера. Телескоп переносит в плоскость маски М3 изображение горизонтальной границы импульса, сформированной маской М2, а также при участии цилиндрической линзы 2 изображение вертикальной границы импульса, сформированной маской M1, а затем повернутое на 90°. Второе диэлектрическое зеркало 5 с углом падения 0° опускает пучок в нижний ярус.

Блок профилирования лазерного импульса в поперечном сечении (в х-у координатах) состоит из маски М3, помещенной в плоскости изображения масок M1 и М2. Маска М3 осуществляет эллиптическое (в частном случае круговое) профилирование границы лазерного импульса в поперечных х-у координатах, т.е. модифицирует спектр следующим образом: S(х, у, ω)М₁(у, ω)М₂(х, ω)М₃(х, у).

В частном случае реализации устройства все блоки связаны между собой при помощи трех вспомогательных зеркал. Вспомогательное зеркало 8 перехватывает пучок после блока профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости и направляет на сферическое зеркало 4 блока транспортировки и поворота пучка. Из этого блока то же вспомогательное зеркало 8 заводит пучок в блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости. Далее заводящее зеркало 9 направляет пучок в блок транспортировки пучка. А выводящее зеркало 10 перехватывает пучок после этого блока в нижнем ярусе и направляет в блок профилирования лазерного импульса в поперечном сечении.

Таким образом, в профилировании участвуют три эллиптические (а в частном случае и вовсе круглые) бинарные маски в осях ω-х, ω-у и х-у. Выбор простейших непрозрачных масок делает предложенную схему устройства пригодной для использования в гармониках. Особое внимание уделено логике переноса изображения вдоль схемы. Спектральный подход не позволяет осуществить перенос по вертикальной и горизонтальной оси одновременно. Однако последовательный одномерный перенос формируемых поперечных границ оказывается достаточным, чтобы доставить резкие изображения всех трех масок в одну плоскость.

Полученный в эксперименте импульс с гауссовым заполнением имеет резкую пространственно-временную границу, сформированную тремя ортогональными эллиптическими цилиндрами, достаточно близкую к осесимметричному эллипсоиду.

Диагностика получившейся формы импульса осуществлялась посредством сканирующего имидж-спектрографа. На фиг. 2 приведены примеры тестирования систем профилирования и диагностики. Если поместить на диэлектрическое зеркало 3 с углом падения 0° (фиг. 1) вместо эллиптической маски горизонтальную полосу 11 так, чтобы она перекрывала верх пучка при первом отражении и низ повернутого на 90° пучка при втором (фиг. 2а), в плоскости М3 сформируется поперечное распределение в виде прямого угла (интегральное поперечное сечение на фиг. 2б). Сравнивая резкость сторон этого угла, можно судить о продольном совмещении изображений первой и второй масок. В эксперименте размытие измерялось между 0,1 и 0,9 перепада интенсивности и составило 0,3 мм и 0,36 мм для горизонтальной и вертикальной границ соответственно. Эти значения также характеризуют пространственное разрешение разработанного формирователя в указанных направлениях. При диаметре пучка 4 мм по уровню 0,5 разрешение профилирования может быть оценено в 8-9% ширины пучка.

Еще один тестовый эксперимент показан на фиг. 2в, г. Непрозрачная пластина 12 помещалась только во второе отражение от диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° и перекрывала левый нижний угол пучка (фиг. 2в). Так как в плоскости диэлектрического зеркала 3 с углом падения 0° по оси х разложен частотный спектр, аналогичная картина наблюдается на продольном λ-у скане имидж-спектрографа с вертикальной щелью (центральное продольное сечение на фиг. 2 г). Здесь для наглядности спектр выражен через длину волны λ, которую можно считать просто пропорциональной (-ω) на ширине спектральной полосы излучения (Δλ=6 нм, Δω=10,6 рад/с FWHM). В этом случае размытие составило 0,49 нм и 0,074 мм соответственно для вертикальной (спектральной) и горизонтальной границ. Отсюда можно заключить, что спектральное разрешение разработанного формирователя 3D структуры относительно ширины полосы также порядка 8%.

В частном случае реализации заявленного устройства на входе формирователя лазерные импульсы имеют следующие характеристики: длительность 200 пс, частота повторения 47,54 МГц / 32=1,49 МГц, энергия в импульсе 20 нДж, центральная длина волны 1033 нм, ширина спектра по уровню 0,5 6 нм. Круглые маски в ω-х и ω-у плоскостях вместе с оконечной диафрагмой вырезают из 3D гауссового распределения фигуру (фиг. 3б), образованную тремя ортогональными эллиптическими цилиндрами. Это изображение реконструировано из набора ω-у сечений с шагом 0,1 мм по х, часть из которых (при x₁, x₂, x₃, x₄, x₅) приведена на фиг. 3а.

Пропускание разработанной схемы без масок составило 48%. Большая доля потерь приходится на дифракционную решетку - 25% за 4 удара в горизонтальной поляризации. Расчетное значение потерь на непросветленной призме Дове, повернутой на 45° вокруг своей оси, составляет 10%. Оставшиеся 17% мощности излучения теряются на 15 оптических поверхностях, включая отражения р-волны от зеркал с углом падения 45°, и вследствие ограничения высоких пространственных гармоник конечными апертурами оптических элементов. Известные схемы 3D профилирования лазерных импульсов, использующие SLM, обладают существенно большими потерями по сравнению с заявленным устройством. Так, амплитудно-фазовый шейпер с двумя SLM и поворотом пучка между проходами в зеркальном вращателе [14] обеспечивал пропускание всего порядка 2% за два прохода. А одномерный спектральный шейпер с SLM, отражающей назад, пропускал 20% мощности [11].

Разработанный формирователь 3D эллипсоидальной границы обладает предельной компактностью благодаря организации шести проходов по сферическому зеркалу 4, четырех проходов по дифракционной решетке 1 и цилиндрической линзе 2. Размеры устройства на оптическом столе при практической реализации составили примерно 70 см × 90 см. Проходы в схеме расположены в два яруса по высоте, что позволило разнести в пространстве первую M1 и вторую М2 маски и без дополнительных затрат реализовать независимое профилирование в трех ортогональных плоскостях.

Увеличение апертуры некоторых оптических элементов, применяющихся в известных схемах 3D профилирования лазерных импульсов, связано с несоизмеримыми финансовыми затратами либо технически невозможно. Такие компоненты, как SLM, CVBG и вращатели Фарадея, как правило, в первую очередь ограничивают диаметр пучка. Представленная в разработанном устройстве схема не использует подобные оптические элементы, что допускает поперечное масштабирование пучка вплоть до нескольких сантиметров. Из этой особенности следует отдаление опасности пробоя и возможность профилирования усиленных импульсов, что расценивается как неоспоримое преимущество описываемого устройства.

Важным преимуществом разработанного устройства, использующего простые профилирующие компоненты, является возможность работы во второй и даже в четвертой гармонике. Для этого достаточно сменить дифракционную решетку 1 на соответствующую требуемой длине волны. Формирование импульсов уже на умноженной частоте поможет избежать искажения трехмерного распределения в процессе генерации гармоник.

Таким образом, разработанное устройство, обеспечивающее резкую 3D эллипсоидальную границу лазерного импульса, основано на простых оптических элементах, что позволяет реализовать недорогую, компактную схему с небольшими потерями мощности излучения. Предлагаемый формирователь не использует такие оптические элементы, как SLM, CVBG и вращатели Фарадея, что допускает поперечное масштабирование пучка вплоть до нескольких сантиметров, и подходит для разных длин волн, включая гармоники основной частоты.

Литература:

1. Патент CN 111711052 «Chirped pulse spectrum shaping device and method based on electro-optical modulation)) (МПК H01S 3/00, H01S 3/107, публ. 07.09.2021 г.).

2. Патент CN 100570461 «Chirp spread laser pulse light spectrum shaping device and method)) (МПК G02F 1/35, H01S 3/00, H01S 3/10, публ. 16.12.2009 г.).

3. Патент US 11550175 «Optical pulse shaping method and system based on multi-frequency acoustic-optic deflection and retro-diffraction based multi-delay generation)) (МПК G02F 1/1 1, публ. 10.01.2023 г.).

4. Заявка на ПМ CN 201212935 «Chirp pulse stretching laser pulse spectrum shaping device)) (МПК G02F 1/35, G02F 1/365, G02F 1/39, публ. 25.03.2009 г.).

5. Патент US 7495816 «Diffraction-based pulse shaping with a 2D optical modulator)) (МПК G02B 26/00, публ. 24.02.2009 г.).

6. Заявка CN 115793265 «Ultra-short laser pulse arbitrary space-time shaping system and method based on spatial light modulator)) (МПК G02B 27/09, G02B 27/10, G02B 5/08, G02B 5/10, G02F 1/01, G02F 1/03, H01S 3/00, H01S 5/00, публ. 14.03.2023 г.).

7. Y. Li, S. Chemerisov, J. Lewellen «Laser pulse shaping for generating uniform three-dimensional ellipsoidal electron beams», Phys. Rev. ST Accel. Beams 12(2), 020702, 2009.

8. S.Yu. Mironov, A.K. Poteomkin, E.I. Gacheva, A.V. Andrianov, V.V. Zelenogorskii, R. Vasiliev, V. Smirnov, M. Krasilnikov, F. Stephan, E.A. Khazanov «Generation of 3D ellipsoidal laser beams by means of a profiled volume chirped Bragg grating)), Las. Phys. Lett. 13, 055003, 2016.

9. A.M. Weiner «Femtosecond pulse shaping using spatial light modulators)), Rev. Sci. Instrum. 71, 1929-1960, 2000.

10. S.A. Akhmanov, V.A. Vysloukh, A.S. Chirkin, Optics of Femtosecond Laser Pulses, American Institute of Physics, 1992.

11. S.Yu. Mironov, A.K. Potemkin, E.I. Gacheva, A.V. Andrianov, V.V. Zelenogorskii, M. Krasilnikov, F. Stephan, E.A. Khazanov «Shaping of cylindrical and 3D ellipsoidal beams for electron photoinjector laser drivers)), Appl. Opt. 55, 1630-1635, 2016.

12. Kuzmin I. et al. «Shaping triangular picosecond laser pulses for electron photoinjectors» // Laser Physics Letters. - 2018. - T. 16. - №. 1. - C. 015001.

13. Martyanov M., Perminov A., Kuzmin I., Poteomkin A., Krasilnikov M., Mironov S. (2021). «Induced modulation of a chirped laser pulse at terahertz frequency with spectral phase shaping)). JOSA B, 38(10), 3179-3188.

14. T. Rublack, J. Good, M. Khojoyan, M. Krasilnikov, F. Stephan, I. Hartl, S. Schreiber, A. Andrianov, E. Gacheva, E. Khazanov, S. Mironov, A. Potemkin, V.V. Zelenogorskii, E. Syresin «Production of quasi ellipsoidal laser pulses for next generation high brightness photoinjectors», Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 829, 438-441 (2016).

Изобретение относится к лазерным системам, а именно к устройствам формирования 3D эллипсоидального лазерного импульса. Формирователь 3D структуры лазерных импульсов включает в себя блоки профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости и в горизонтальной плоскости, состоящие из дифракционной решетки, цилиндрической линзы и помещенного в Фурье-плоскость компрессора диэлектрического зеркала с углом падения 0° с аналоговыми масками, а также блок профилирования лазерного импульса в поперечном сечении, содержащий третью аналоговую маску. Блоки транспортировки и поворота пучка обеспечивают перенос изображения сформированных резких пространственно-временных границ импульса, а также обход формирователя 3D структуры лазерных импульсов в двух ярусах. Технический результат - обеспечение резкой границы этого импульса, с небольшими потерями мощности излучения, легкое масштабирование пучка по поперечному размеру входного пучка для разных длин волн, включая гармоники основной частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Формирователь 3D структуры лазерных импульсов, включающий блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости, основанный на схеме компрессора с нулевой дисперсией, блок транспортировки и поворота пучка, содержащий призму Дове, блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости, основанный на схеме компрессора с нулевой дисперсией, блок транспортировки пучка, отличающийся тем, что блок профилирования лазерного импульса в вертикальной плоскости состоит из одной дифракционной решетки, одной цилиндрической линзы и помещенного в Фурье-плоскость компрессора диэлектрического зеркала с углом падения 0° c аналоговой маской M1, причем распространение лазерного импульса осуществляется в нижнем ярусе этих элементов, а блок транспортировки и поворота пучка содержит одно сферическое зеркало, отражающее пучок четыре раза и эквивалентное двум телескопам Кеплера, реализованным при помощи второго диэлектрического зеркала с углом падения 0°, а также двухзеркальный отражатель луча, установленный вертикально и обеспечивающий обход формирователя 3D структуры лазерных импульсов в двух ярусах, причем между сферическим зеркалом и двухзеркальным отражателем луча размещена призма Дове, при этом блок профилирования лазерного импульса в горизонтальной плоскости состоит из одной дифракционной решетки, одной цилиндрической линзы и помещенного в Фурье-плоскость компрессора диэлектрического зеркала с углом падения 0° c аналоговой маской M2, не зависимой от аналоговой маски M1, причем распространение лазерного импульса осуществляется в верхнем ярусе этих элементов, а блок транспортировки пучка состоит из сферического зеркала, отражающего пучок два раза и эквивалентного телескопу Кеплера, реализованного при помощи второго диэлектрического зеркала с углом падения 0°, к тому же формирователь 3D структуры лазерных импульсов включает блок профилирования лазерного импульса в поперечном сечении, содержащий аналоговую маску M3.

2. Формирователь 3D структуры лазерных импульсов по п.1, отличающийся тем, что блоки связаны между собой при помощи трех вспомогательных зеркал.