一种平顶激光光束产生装置及其设计方法

1.一种平顶激光光束产生装置的设计方法，其特征在于：包含如下步骤：（a）光源选型或设计：根据所需输出平顶光束参数选取或设计合适的激光光源，激光光源采用高斯光源；或者将确定参数的激光光源作为设计输入条件，激光光源输出高斯光束束腰直径通常远小于平顶光束口径；（b）根据所需输出的平顶光束参数，确定合适的非球面反射镜组的输入光束参数；（c）根据非球面反射镜组的输入光束参数和激光光源输出光束参数设计准直扩束镜组，准直扩束镜组两镜焦距之比为光束口径之比，对称轴上间距为焦距之和；（d）根据所需输出的平顶光束参数和非球面反射镜组的输入光束参数，利用能量守恒定律，建立非球面反射镜组输入输出光线的位置映射关系，即两光束中心圆内能量占各自总能量的比值相同时，两圆半径一一对应，利用密集光瞳采样建立光强评价函数，即给出距输入光束中心一系列半径对应的输出光束的一系列半径值，在光学设计软件中建立评价函数，每一光线的权重由非球面反射镜组的输入光束光强分布确定；（e）利用光学设计软件建立输出光束波面质量评价函数，分配任意权重，与光强评价函数共同构成非球面镜组功能实现评价函数；（f）利用光学设计软件中的最小二乘法或其他最优化算法，通过不断修改非球面反射镜组参数迭代收敛评价函数至最优解，得到非球面反射镜组内各元件的非球面面型方程，利用光学设计软件模拟输出光束光强分布和波面质量，判断是否能够满足设计要求，若无法满足设计要求则对步骤（d）和步骤（e）中的评价函数权重进行调试，若经过大量调试仍无法满足要求，则增加非球面反射镜组中反射镜的数量；（g）根据光学元件加工参数，建立元件加工受限评价函数，分配任意权重，与前述功能实现评价函数一同优化，实现对非球面参数的微调，并利用光学设计软件模拟输出光束光强分布和波面质量，判断是否能够满足设计要求，若无法满足设计要求，则对加工受限评价函数进行调试直至满足设计要求，进而保证其加工可实现性。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（b）中，输入高斯光束束腰直径为输出平顶光束口径的1/4至1/2。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（d）、（e）、（f）中，所述光学设计软件为Zemax。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（f）中，所述非球面反射镜组参数包括表面曲率半径、非球面系数、距离。 5.权利要求1至4任一项的设计方法所得到的一种平顶激光光束产生装置，其特征在于：包括沿光路依次设置的激光光源、准直扩束镜组和非球面反射镜组，其中，所述准直扩束镜组由依次设置的第一准直扩束镜和第二准直扩束镜组成，所述非球面反射镜组至少包含两块非球面反射镜。 6.根据权利要求5所述的平顶激光光束产生装置，其特征在于：所述非球面反射镜组由四块非球面反射镜组成。