[发明专利]滤波装置及抑制等离子体堵孔和减弱激光烧蚀效应的方法

权利要求书

1.空间低通滤波装置，包括无焦斑滤波部件、激光增益介质、双焦斑滤波部件、输入-脉冲展宽部件、脉冲压缩-输出部件；其特征在于，该装置的第一种布局为：在装置上部的水平直线光轴上，自左往右安放无焦斑滤波部件、激光增益介质和双焦斑滤波部件；在装置的左下角，即无焦斑滤波部件的下方，安放输入-脉冲展宽部件；在装置的右下角，即双焦斑滤波部件的下方，安放脉冲压缩-输出部件；该装置的第二种布局是：双焦斑滤波部件与激光增益介质串联组成可独立运行的滤波器件，或无焦斑滤波部件与激光增益介质串联组成可独立运行的滤波器件；该装置使用以下方法抑制等离子体堵孔、并减弱会聚光束对光阑的烧蚀：①用相移-切趾型体积光栅抑制角谱的旁瓣，②用衍射-折射组合透镜或全息透镜使会聚光束有两个分离的椭圆形或条形焦斑，③用消像差的柱形透镜、二元光学元件、全息透镜或计算机全息图减小会聚光束沉积到光阑及其边沿的激光功率密度，④用变周期光栅扩展脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述的空间低通滤波装置，其特征在于，无焦斑滤波部件的内部自左往右放置1块用于铅直面滤波的体积光栅、1个半波片和1块用于水平面滤波的体积光栅；体积光栅利用布喇格衍射效应抑制角谱的旁瓣；体积光栅的结构为：外形为长方或圆形透明材料基片，内部分为三层；中间层是均匀透明介质，产生的相移量在90°至270°范围，其厚度t满足公式(I)：

Φ＝(φ₁-φ₃)+2π(L/Λ-2n₀t/λ₀)＝(N+1)π，(N是正整数)     (I)

第一、第三层是起滤波作用的子光栅，用儒格特薄膜工艺制备子光栅，使其栅纹折射率n_i(z，x，y)沿Z轴的分布满足公式(II)：

n_i(z，x，y)＝n₀+P(z)·cos[K_iz+Φ(z₀)]      (II)

以上两公式中，Φ是相位光栅的总相移量，φ₁是第一层子光栅的栅纹初位相，φ₃是第三层子光栅的栅纹初位相，L是子光栅的厚度，Λ是子光栅的周期或周期平均值，n₀是光栅材料的平均折射率，n_i(z，x，y)表示折射率分布，λ₀是入射激光波长；x-y-z坐标系的Z轴与光栅表面垂直，z＝0为子光栅的左边界面的位置，K表示光栅矢量；i＝1表示第一层子光栅；i＝3表示第三层子光栅，Φ(z₀)表示初始相位，P(z)表示折射率沿Z轴的变化；所述切趾是指P(z)为高斯函数以及附加修正量的高斯函数，或者为正弦函数以及附加修正量的正弦函数，或者为渐变周期均匀折射率调制函数。

3.根据权利要求1所述的空间低通滤波装置，其特征在于，激光增益介质是片状或棒状透明介质，其对角线或直径为10mm-500mm。

4.根据权利要求1所述的空间低通滤波装置，其特征在于，双焦斑滤波部件的内部沿水平直线光轴安放2个具有双焦距的“衍射-折射组合透镜”或者2个“全息透镜”；在焦斑处以及双焦斑之间，分别安放2至3个光阑，光阑通光孔为椭圆形或条形。

5.根据权利要求1所述的空间低通滤波装置，其特征在于，在输入-脉冲展宽部件内部，从左往右沿直线顺次安放半波片、分束器、四分之一波片和变周期光栅；分束器位于光路的交叉点，其上方安放1块平面反射镜。

6.根据权利要求1所述的空间低通滤波装置，其特征在于，在脉冲压缩-输出部件内部，沿铅直光轴自上往下顺次安放平面反射镜、四分之一波片、半波片和分束器；分束器位于光路交叉点，其左侧安放1块四分之一波片和1块变周期光栅。