德國asphericon的PHELIX高能激光器的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)透鏡的介紹

時間：2022-11-28作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：90

一、用于重離子實驗的高功率激光光學(xué)元件

1.PHELIX高能激光器概述

20多年來，位于達(dá)姆施塔特的重力學(xué)中心一直在研究和開發(fā)高功率、高能激光器，用于高能物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。高能激光器（簡稱PHELIX）目的是用于重離子實驗，高能激光器用于研究等離子體物理、天體物理和原子物理中的基本過程。高能激光器系統(tǒng)的集成光束有助于引導(dǎo)重離子束進(jìn)行組合實驗，在望遠(yuǎn)鏡的幫助下，能夠在長達(dá)60m的距離內(nèi)控制激光束的方向，在不改變光束質(zhì)量的情況下減小了激光束的尺寸。為了得到理想的成像質(zhì)量，asphericon為PHELIX高能激光器的望遠(yuǎn)鏡生產(chǎn)了兩個高精度球面光學(xué)元件。

2.PHELIX激光系統(tǒng)

早在1990年代中期，位于達(dá)姆施塔特的重力學(xué)中心就開始規(guī)劃和建造用于高能物理領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的高功率、高能激光器。研究成果是德國較大的脈沖操作激光系統(tǒng)-用于重離子實驗的高能激光器（簡稱PHELIX），科學(xué)用戶已經(jīng)使用了高能激光器十多年。PHELIX用于研究等離子體物理、天體物理和原子物理中的基本過程。高能激光器系統(tǒng)可以產(chǎn)生脈沖持續(xù)時間約為500fs和能量為200J的較短激光脈沖，也可以產(chǎn)生高能量和脈沖持續(xù)時間在納秒范圍的高能脈沖。GSI的研究較主要的特點是結(jié)合了強(qiáng)激光脈沖和重離子束，這在歐洲是*一**的。閃光燈泵Nd玻璃系統(tǒng)由兩個**組成，一個前置放大器和一個主放大器，示意圖如下圖所示。




圖1.標(biāo)有光路的PHELIX激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

激光束可以通過幾個長達(dá)60m的光束導(dǎo)管**到設(shè)備內(nèi)不同的測量站，然后用于實驗。為了便于重離子束和高功率激光器的組合實驗，開發(fā)了一種特殊的光束引導(dǎo)機(jī)構(gòu)。這使得利用PHELIX脈沖產(chǎn)生的X射線脈沖來研究重離子同步加速器的離子束輻射的材料成為可能。光束引導(dǎo)由一個望遠(yuǎn)鏡組成，光束引導(dǎo)用于在不改變光束質(zhì)量的情況下減小激光束的尺寸。為了達(dá)到理想的成像質(zhì)量，asphericon為高功率激光器的望遠(yuǎn)鏡生產(chǎn)了兩個高精度球面光學(xué)元件。

3.PHELIX高能激光器透鏡的特點

PHELIX內(nèi)的高激光強(qiáng)度給集成光學(xué)元件帶來了巨大的壓力。它們還必須具有較高的精度和相對較大的直徑，以便能夠在較長的距離引導(dǎo)激光束。asphericon為光束引導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡制造了兩個由熔融石英制成的平凸球面透鏡。由于平凸球面透鏡的直徑分別為200和350mm，RMSi≤50nm（四個表面中有三個甚至<20 nm），平凸球面透鏡在允許激光束傳輸**過48.5m距離（見圖2）的同時，還能保持光束質(zhì)量并承受高功率激光，特殊材料的激光損傷閾值為45J/cm?；1064nm；8ns。



圖2.由兩個平凸透鏡組成的望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖,單位為mm

光學(xué)元件（高能激光器透鏡）生產(chǎn)中，所有工藝均采用**夾持裝置（見圖3），測量程序可根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行單獨調(diào)整。所有的鏡片都涂有V型鍍層。為了運輸鏡片，還需要生產(chǎn)新的包裝。asphericon開發(fā)了防傾斜和防震的特殊包裝，可以順利交付給客戶。



圖3.由asphericon制造的光學(xué)元件和夾持裝置

4.PHELIX光學(xué)元件概述

-生產(chǎn)兩個由熔融石英制成的平凸球面透鏡，采用V型鍍層；

-透鏡規(guī)格：直徑為200和350mm；RMSi≤50nm和<20 nm；

-定制夾持裝置和特殊防傾斜、防震包裝的開發(fā)和生產(chǎn)。









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