Оптическая система для расширения, коллимации и выравнивания интенсивности лазерного гауссова пучка Советский патент 1990 года по МПК G02B27/48 

ro S.Q, и L F-S.

Устройство работает следующим образом.

Пучок с гауссовским распределением интенсивности от лазера 1 падает на микрообъектив 2, который преобразует пучок, увеличивая его расходимость,, Диафрагма 3, расположенная в фокусе микрообъектива 2, служит дл фильтрации флуктуации в распределении интенсивности после микрообъектива 2. Расходящийся сферический волновой фронт с гауссовским распределением интенсивности падает на первую фазовую корректирующую пластинку 5. Функция ее фазового пропускания рассчитывается по формуле (1) таким образом что в плоскости непосредственно перед второй корректирующей фазовой пластинкой 6 распределение интенсивности в круге радиусом р0 близко к равномерному, а вне его интенсивность близка к нулю. Это достигается тем, что фазовая пластинка в центральной части гауссова пучка, где интенсивность больше, отклоняет лучи на большие углы, чем в периферийной части пучка, в результате чего достигается выравнивание интенсивности. Фаза света непосредственно перед второй фазовой пластинкой 6 отличается от фазы сферической волны на величину (2) со знаком минус. Вторая фазовая пластинка 6, компенсируя фазовые на- беги дает сферическую волну. Колли- мирующая линза 4 преобразует получен

25

«, ,-т ( + г)- +

РоГа „

LTJTI-K) in (1/к)

х j 4J1 - exp (-t2) dt, где г - расстояние от произвольной точки первой фазовой пластинки до оптической оси , Ц, - константа} S - расстояние от диафрагмы до первой фазовой пластинки;

L - расстояние от первой фазовой пластинки до второй фазовой пластинки;

2 р0 - заданный диаметр создаваемого однородного пучка,1 2 FO - диаметр рабочей области первой фазовой пластинки, К - коэффициент диафрагмирова- ния лазерного гауссова

пучка,

а фазовая функция t(f) второй фазовой пластинки, расположенной вплотную к коллимирующей линзе, определя- ется выражением

Pz s cf,(p) - «ft - т )

+ Р°г° .«

L-J(I-K) In (1/K)

№

In (1-t)H dt ,

7 15610628

где л - расстояние от произвольной 2. Оптическая система по п.1,

точки второй фазовой плас-отличающаяся тем, что

тинки до бптической оси;фазовые пластинки выполнены в виде

Cft- константа.плоских оптических элементов.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в различных устройствах когерентно-оптической обработки для преобразования пучка одномодового лазера в однородную плоскую волну с высокой эффективностью преобразования световой энергии. Оптическая система для преобразования пучка лазера 1 включает расширитель-коллиматор, выполненный в виде телескопической системы из последовательно установленных по ходу пучка микрообъектива 2, диафрагмы 3 и коллимирующей линзы 4, а также две фазовые корректирующие пластинки 5,6, установленные между диафрагмой 3 и линзой 4. При этом вторая фазовая пластинка 6 расположена вплотную к линзе 4. Приведены выражения для определения фазовых функций пластинок 5,6 в зависимости от S - расстояния между диафрагмой 3 и пластинкой 5, L - расстояние между пластинками 5,6, 2ρ_о - заданного диаметра создаваемого однородного пучка, 2R_о - диаметра рабочей области пластинки 5 и коэффициента диафрагмирования лазерного гауссова пучка. Пластинки 5,6 могут быть выполнены в виде плоских оптических элементов. Фазовая функция пластинки 5 обеспечивает создание в плоскости пластинки 6 однородного распределения интенсивности, а фазовая функция пластинки 6 дает возможность восстановить сферическую форму фронта на входе линзы 4. Благодаря размещению пластинок 5,6 внутри расширителя-коллиматора система имеет малые габариты. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.