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大型高功率激光系統(tǒng)主要用來研究一些高溫、高壓、強輻射等瞬態(tài)極端條件下的物理過程，其中激光慣性約束聚變研究是相關應用的典型代表。高功率準分子激光系統(tǒng)在激光波長、靶面光強分布均勻性、系統(tǒng)可重復頻率運行上較固體激光系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點，是目前開展直接驅(qū)動慣性約束聚變研究的主要驅(qū)動器，典型系統(tǒng)如美國海軍實驗室的Nike裝置口 。

　　像傳遞技術在高功率準分子激光系統(tǒng)中的應用

　　自由運轉(zhuǎn)的準分子激光是寬帶輸出，準分子激光放大器的氣體工作介質(zhì)與低飽和能量密度使得激光放大過程中的非線性效應很小，是高功率準分子激光系統(tǒng)能夠使用像傳遞技術獲得均勻靶面光強分布的主要原因。像傳遞技術包含照明光學系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)兩個部分。盡管打靶光學系統(tǒng)也包含在成像光學系統(tǒng)中，但為了單獨討論打靶光學系統(tǒng)的特點，這里只討論照明光學系統(tǒng)和像在各級激光放大器中傳遞的過程。

　　一 照明方式與光束整形

　　在任何一個對成像質(zhì)量有明確要求的光學系統(tǒng)中，從阿貝成像理論可知，照明對系統(tǒng)的成像特性有非常重要的影響，必須將照明系統(tǒng)和成像光學系統(tǒng)一起考慮才能設計出滿足要求的系統(tǒng)，這通常包含兩個方面的含義：一是光源相對于聚光器的位置，即照明方式的選擇；二是光源本身的性質(zhì)，即光源的尺寸和相干性等，可以用光學不變量來衡量其總體性質(zhì)。兩種經(jīng)常采用的照明方式是科勒照明和臨界照明。由于要考慮各級激光放大器作為多束激光共同的孔徑光闌，均采用科勒照明方式。為了保證光強的線性傳輸，一般要求光學系統(tǒng)的部分相干因子遠大1。 即等效光源的尺寸為無限大，空間相干性很小。

　　一般光學儀器的設計不考慮光源相干性對成像質(zhì)量的影響。但是與普通的自然光源不同，雖然準分子激光模式數(shù)很多，仍具有很強的空問相干性，這使得準確計算像面的光強分布變得復雜，通常的做法是對準分子激光光源進行必要的光束形工作。美國海軍實驗室采用自由運轉(zhuǎn)激光器輻照散射體，如同電影屏幕的作用，來獲得寬帶的空間非相干光源，并采用科勒照明來消除散射體光強不均勻的影響 。這種方法的缺點在于激光器的能量利用效率太低，從散射體輸出的照明光能量在nJ量級，因此Ni—ke裝置用7臺放電泵浦的預放大器來獲得足夠的信號光能量。為了提高激光振蕩器的能量利用效率，完全可以采用其它的光束整形方法，如利用透鏡陣列和柱狀波導結構，下圖給出了一種用在光刻機照明的準分子激光光束整形光路：激光束經(jīng)過鍍有增透膜的隨機相位板后耦合到光導管中進一步勻化，光導管的出口作為次級光源使用。實際上，即使是使用科勒照明方式，幾乎沒有不對光源的光強分布進行勻化而直接使用的。

二 像傳遞過程中對成像質(zhì)量的控制

　　作為高功率激光系統(tǒng)主體的各級放大器是和像傳遞技術聯(lián)系在一起的，這些經(jīng)過各級放大器的光源或者物面的中間像面也是進行成像質(zhì)量控制的關鍵位置。在各級放大器對信號進行逐級放大的過程中，必須采取必要的措施對鬼像、雜散光和放大器的自發(fā)輻射進行控制，以保持像面良好的信號對比度。在大型固體激光系統(tǒng)中，各級放大器之間都用開關元件進行隔離，防止光路中反/散射的信號光逆向放大，產(chǎn)生不必要的能量損失和可能引起的元件破壞；在打靶光學元件前有倍頻元件來提高信號對比度；而鬼像的影響也主要限制在放大光路中。但是在大型高功率準分子激光系統(tǒng)中，由于直接工作在深紫外波段的大口徑開關很少，各級放大器之間的隔離主要靠平行放置各級放大器，拉開彼此的距離來實現(xiàn)。這種放大器布局對自發(fā)輻射放大(ASE)的控制有一定作用，但是對于雜散光和鬼像必須采取另外的措施。

　　與通常的成像光學系統(tǒng)一樣，各級放大器的自發(fā)輻射、雜散光和鬼像主要通過光闌來控制。因此在設計中要使得各級放大器后盡可能有實像存在，可以設置視場光闌來同時控制雜散光和鬼像的強度。由于各級放大器之間沒有隔離開關，各級放大器本身就是“光源”，需要設置合適的擋板來控制其自發(fā)輻射和雜散光。