[发明专利]一种用于高功率激光的真空滤波模块及其制作方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于高功率激光的真空滤波模块及其制作方法和应用，包括入射镜片、第一玻璃管、滤波小孔、第二玻璃管、出射镜片，入射镜片连接第一玻璃管的一端通光口，第一玻璃管的另一端通光口活动连接滤波小孔的一面，滤波小孔的另一面活动连接第二玻璃管的一端通光口，第二玻璃管的另一端通光口连接出射镜片；第一玻璃管和第二玻璃管的下侧均设置有通气口。本发明创新性地提出采用胶粘方式将滤波小孔放置在第一玻璃管和第二玻璃管中间，避免一根玻璃管内采用熔融方式固定滤波小孔的不易操作性，适用于高功率激光所需超长滤波管的制作，同时可在实际使用中根据需求更换滤波小孔孔径。

技术领域

本发明涉及大功率大能量激光器技术领域，特别涉及一种空间滤波器中的真空滤波模块及其制作方法和应用。

背景技术

在大功率大能量激光器中，不可避免存在光学元件引起的非线性效应。非线性效应会引起激光介质折射率分布发生变化，从而导致激光发生自聚焦效应。由于光学元件表面以及内部的损伤点、微小不透明污点、元件的不均匀性以及光路不均匀性和光路中的灰尘等，当激光束经过光学元件传输时，这些污点和灰尘等引起的散射会使光束不可避免地受到空间调制。受空间调制的影响，激光束的近场强度和相位分布中的部分中高频成分会随传输距离的增加而出现非线性效应迅速增长，导致光束中出现小尺度自聚焦和激光成丝等非线性现象。小尺度自聚焦现象是强激光束在非线性介质中传输时产生自聚焦成丝、介质击穿以及引起激光能量损失的主要原因。

对于高功率激光器，如何有效抑制光束传输中非线性效应增长较快的中高频成分，是保护光学元件、提高光束传输效率和减少光束能量损失的的关键问题之一。

典型的空间滤波器包括一个聚焦透镜和一个准直透镜及其公共焦点上的一个滤波小孔。由于光束聚焦后，在焦平面上越高的空间频率离远场分布中心越远，因此可以通过在焦平面上放置一个滤波小孔将空间频谱中的中高频成份拦截掉，滤波后的光束再被第二个透镜准直，以此来实现光束的低通滤波。除了空间滤波功能，空间滤波器还具有口径匹配和像传递等功能。所谓像传递就是将放大级整形模块输出的光束无畸变地逐级成像向后一直传输，通过缩短光束的有效传输距离，减小衍射效应以提高光束近场质量。口径匹配则是通过空间滤波器来调整光束的输出尺寸，以适应前后光学系统各自对光束尺寸的要求。在大功率大能量激光器中，滤波处理需要在真空环境下完成，以防击穿空气，故如何将滤波小孔放置在真空环境是关键问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现：现有的真空滤波模块中，将滤波小孔放进真空玻璃管内部，采用熔接的方法进行滤波小孔的固定，对加工过程中的技术要求高，不易制作大功率激光所需的超长滤波管。同时采用熔接法制作的真空滤波器无法实现更换滤波小孔，不能满足不同直径入射光束所需的小孔大小。此外，将聚焦透镜和准直透镜安装在滤波器上，不便于在激光器系统中进行后续光束的调节，进而增加系统所需光学元件个数。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种空间滤波器中的真空滤波模块；

本发明还提供了上述真空滤波模块的制作方法和应用；

本发明方便加工制作，能够满足不同光束系统的需求，便于调节。

本发明的技术方案为：

一种空间滤波器中的真空滤波模块，包括入射镜片、第一玻璃管、滤波小孔、第二玻璃管、出射镜片，所述入射镜片连接所述第一玻璃管的一端通光口，所述第一玻璃管的另一端通光口活动连接所述滤波小孔的一面，所述滤波小孔的另一面活动连接所述第二玻璃管的一端通光口，所述第二玻璃管的另一端通光口连接所述出射镜片；所述第一玻璃管和所述第二玻璃管的下侧均设置有通气口。

通气口与真空泵相接，对第一玻璃管及第二玻璃管内部进行抽真空。使用真空泵，对通气口进行管内抽真空，抽真空完成后，对通气口进行密封处理。

根据本发明优选的，所述第一玻璃管的另一端通光口通过金属强力胶水连接所述滤波小孔的一面，所述滤波小孔的另一面通过金属强力胶水连接所述第二玻璃管的一端通光口。