專利名稱：用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法
技術領域：
本發明涉及高功率激光，是一種用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法。
背景技術：
在X光激光研究中，無論是復合機制或碰撞激發機制，為了獲得足夠的X光增益， 都需要將入射的高功率激光束匯聚成一條光強空間分布均勻的焦線輻照X光激光靶，在靶面位置形成均勻的等離子體增益區域。為實現這一目的，高功率激光系統中可以采用柱面透鏡列陣來實現光強均勻分布的焦線。經典的柱面透鏡列陣系統由主聚焦透鏡和一組結構完全一致的小柱面透鏡列陣元構成，如
圖1所示。柱面透鏡列陣1把入射光束分割成多個子光束，這些小的子光束再由聚焦透鏡2聚焦到徑向綜合焦面3上，最后在軸向綜合焦面(即聚焦透鏡焦面)4處接受輻照，此焦面處由各子焦線迭加在同一區域，僅從幾何光學上分析，只要列陣元的數目足夠多，就可大大減少由入射光束近場調制引起的不均勻對焦面輻照帶來的影響，從而得到一個近乎平頂分布的焦線，但是從物理光學上分析，更小的小列陣元會加強子焦線之間的相干性，從而引入多光束干涉破壞焦線均勻性。目前這種透鏡列陣系統的主要問題是由于靶面位置不在柱面透鏡列陣系統的徑向綜合焦面處，實際上對于焦線方向， 其處于一個準近場位置，即菲涅爾衍射區，此處的光強分布屬于典型的菲涅爾衍射花樣，存在很強的“肩狀”突起，該“肩狀”突起很大程度上制約了焦線的均勻度。
發明內容
本發明的目的是提出一種用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法，消除焦線強度分布的“肩狀”突起，以提高焦線的均勻度。本發明的技術解決方案如下一種用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法，其特點在于該方法包括下列步驟①確定入射光空間光強分布A (x，y)，工作波長λ，聚焦透鏡焦距F，柱面透鏡列陣的寬度D，目標焦線長度L ；②選定柱面透鏡陣列元序列寬度為優化變量，焦線均勻度為優化目標函數；③設定柱面透鏡列陣的單元數N，N的通常取值范圍為5 8 ；④柱面透鏡列陣元的初始寬度Cli = D/N，焦距& = Fdi/!,設定陣列元排列方向為 χ方向；柱面透鏡初始位相函數為
權利要求
1. 一種用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法，其特征在于該方法包括下列步驟①確定入射光空間光強分布A(x，y)，工作波長λ，聚焦透鏡焦距F，柱面透鏡列陣的寬度D，目標焦線長度L ；②選定柱面透鏡陣列元序列寬度為優化變量，焦線均勻度為優化目標函數；③設定柱面透鏡列陣的單元數N，N的通常取值范圍為5 8；④柱面透鏡列陣元的初始寬度Cli= D/N，焦距& = Fdi/!,設定陣列元排列方向為χ方向；柱面透鏡初始位相函數為
全文摘要
一種用于改善焦線均勻度的柱面透鏡列陣的設計方法，采用了非時齊模擬退火算法，改變經典柱面透鏡列陣設計上各列陣元結構的一致性，使得新型的柱面透鏡列陣由寬度、焦距不等的柱面透鏡列陣元組成。本發明設計的子列陣元寬度、焦距保持焦面處的子焦線長度一致，最終這些子焦線在焦面處的迭加得到一個強度分布近乎平頂的焦線，從而實現焦線的空間強度分布均勻化。
文檔編號G02B27/00GK102566046SQ20111034235
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者周申蕾, 張琥杰, 林尊琪, 鄔融 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所