用于改善焦线均匀度的柱面透镜列阵的设计方法

专利名称：用于改善焦线均匀度的柱面透镜列阵的设计方法
技术领域：
本发明涉及高功率激光，是一种用于改善焦线均勻度的柱面透镜列阵的设计方法。
背景技术：
在X光激光研究中，无论是复合机制或碰撞激发机制，为了获得足够的X光增益， 都需要将入射的高功率激光束汇聚成一条光强空间分布均勻的焦线辐照X光激光靶，在靶面位置形成均勻的等离子体增益区域。为实现这一目的，高功率激光系统中可以采用柱面透镜列阵来实现光强均勻分布的焦线。经典的柱面透镜列阵系统由主聚焦透镜和一组结构完全一致的小柱面透镜列阵元构成，如

图1所示。柱面透镜列阵1把入射光束分割成多个子光束，这些小的子光束再由聚焦透镜2聚焦到径向综合焦面3上，最后在轴向综合焦面(即聚焦透镜焦面)4处接受辐照，此焦面处由各子焦线迭加在同一区域，仅从几何光学上分析，只要列阵元的数目足够多，就可大大减少由入射光束近场调制引起的不均勻对焦面辐照带来的影响，从而得到一个近乎平顶分布的焦线，但是从物理光学上分析，更小的小列阵元会加强子焦线之间的相干性，从而引入多光束干涉破坏焦线均勻性。目前这种透镜列阵系统的主要问题是由于靶面位置不在柱面透镜列阵系统的径向综合焦面处，实际上对于焦线方向， 其处于一个准近场位置，即菲涅尔衍射区，此处的光强分布属于典型的菲涅尔衍射花样，存在很强的“肩状”突起，该“肩状”突起很大程度上制约了焦线的均勻度。

发明内容
本发明的目的是提出一种用于改善焦线均勻度的柱面透镜列阵的设计方法，消除焦线强度分布的“肩状”突起，以提高焦线的均勻度。本发明的技术解决方案如下一种用于改善焦线均勻度的柱面透镜列阵的设计方法，其特点在于该方法包括下列步骤①确定入射光空间光强分布A (x，y)，工作波长λ，聚焦透镜焦距F，柱面透镜列阵的宽度D，目标焦线长度L ；②选定柱面透镜阵列元序列宽度为优化变量，焦线均勻度为优化目标函数；③设定柱面透镜列阵的单元数N，N的通常取值范围为5 8 ；④柱面透镜列阵元的初始宽度Cli = D/N，焦距& = Fdi/!,设定阵列元排列方向为 χ方向；柱面透镜初始位相函数为
权利要求
1. 一种用于改善焦线均勻度的柱面透镜列阵的设计方法，其特征在于该方法包括下列步骤①确定入射光空间光强分布A(x，y)，工作波长λ，聚焦透镜焦距F，柱面透镜列阵的宽度D，目标焦线长度L ；②选定柱面透镜阵列元序列宽度为优化变量，焦线均勻度为优化目标函数；③设定柱面透镜列阵的单元数N，N的通常取值范围为5 8；④柱面透镜列阵元的初始宽度Cli= D/N，焦距& = Fdi/!,设定阵列元排列方向为χ方向；柱面透镜初始位相函数为
全文摘要
一种用于改善焦线均匀度的柱面透镜列阵的设计方法，采用了非时齐模拟退火算法，改变经典柱面透镜列阵设计上各列阵元结构的一致性，使得新型的柱面透镜列阵由宽度、焦距不等的柱面透镜列阵元组成。本发明设计的子列阵元宽度、焦距保持焦面处的子焦线长度一致，最终这些子焦线在焦面处的迭加得到一个强度分布近乎平顶的焦线，从而实现焦线的空间强度分布均匀化。
文档编号G02B27/00GK102566046SQ20111034235
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者周申蕾, 张琥杰, 林尊琪, 鄔融 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所