其中光學元件的部分可以基于激光系統(tǒng)中的光路差異通過空間調(diào)制的次級激光束選擇性地熱膨脹或熱收縮的方式的示意圖；
[0017]圖4是根據(jù)本公開的示例性實施方式的包含摻雜的光熱折射(PTR)玻璃光學元件和被配置為修改摻雜的PTR玻璃光學元件的溫度的激光冷卻系統(tǒng)的激光系統(tǒng)；以及
[0018]圖5是根據(jù)本公開的示例性實施方式的通過激光冷卻系統(tǒng)提供的次級激光束以Z字形方式通過其傳播的摻雜的PTR玻璃光學元件的側視圖。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)在將參考附圖在下文中更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的一些但不是全部的方面。實際上，公開內(nèi)容可以以許多不同的形式體現(xiàn)并且不應解釋為局限于這里所闡述的方面。而是，提供這些方面是為了使本公開內(nèi)容將滿足適用的法律要求。相似的標號貫穿全文指代相似的元件。
[0020]根據(jù)示例性實施方式提供了激光系統(tǒng)10和方法從而控制光學元件的熱膨脹或熱收縮。例如，激光介質(zhì)12或另一光學元件14的相應部分可以利用空間調(diào)制的激光束引起熱收縮或熱膨脹從而相應地改變初級激光束的波前。因此，如果沒有消除則可以降低光學像差，使得激光系統(tǒng)生成具有期望的波前和改善的波束質(zhì)量的初級激光束。另一個示例性實施方式的激光系統(tǒng)和方法可以利用次級激光束修改摻雜的光熱折射(PTR)玻璃光學元件的溫度(諸如穩(wěn)定溫度)從而如果沒有消除則降低PTR玻璃光學元件中的熱梯度，使得增強PTR玻璃光學元件的性能。
[0021]在圖1中描述根據(jù)示例性實施方式的激光系統(tǒng)10。激光系統(tǒng)包括被配置為如圖2的框30所示的產(chǎn)生初級激光束的激光介質(zhì)12。可以以多種方式實施激光介質(zhì)，包括通過一個或多個固態(tài)激光器、一個或多個半導體或二極管激光器等來實施激光介質(zhì)。激光系統(tǒng)也可以包括通常描述為光學元件14的一個或多個光學元件。光學元件可以包括激光放大器、一個或多個透鏡、一個或多個反射鏡或其他光學部件。初級激光束被從激光介質(zhì)引導至光學元件，并且初級激光束然后可以通過光學元件傳播或被光學元件反射或另外通過光學元件重定向。參見圖2的框32。
[0022]初級激光束的不同部分可能在它們通過激光系統(tǒng)10傳播期間經(jīng)受光路差異。盡管在制造激光介質(zhì)12和/或一個或多個光學元件14期間可能引入光路差異，但是也可以通過激光介質(zhì)和/或一個或多個光學元件上的熱梯度引入光路差異。雖然可以利用包含平頂和環(huán)形激光束的各種類型的激光束，但是在激光束的中心處強度更大的高斯激光束的實例中，光學元件可以在激光束的中心入射光學元件的位置處變得更熱，這產(chǎn)生了光學元件中的溫度梯度。光學元件中的溫度梯度可以引起其中光子是同相的最初生成的激光束變?yōu)楫愊嗟幕蚓哂泄饴凡町?。由于由初級激光束的不同部分?jīng)歷的光路差異，初級激光束的波前可以在相位、形狀等方面與所期望的波前不同，從而降低初級激光束的得到的波束質(zhì)量。
[0023]為了解決光路差異和對波前和波束質(zhì)量的不利影響，激光系統(tǒng)10也可以包括被配置為諸如圖2的框34所示的產(chǎn)生次級激光束的次級激光源16。可以以多種方式實施次級激光源，包括通過一個或多個固態(tài)激光器、一個或多個半導體或二極管激光器等來實現(xiàn)次級激光源。盡管可以通過相同類型的激光器來實施激光介質(zhì)12和次級激光源16，但是在一些實施方式中，可以通過不同類型的激光器來實施激光介質(zhì)和次級激光源。
[0024]如圖1所示，示例性實施方式的激光系統(tǒng)10也包括空間光調(diào)制器18?？臻g光調(diào)制器被配置為接收次級激光束并且被配置為如圖2的框36所示空間調(diào)制次級激光束來產(chǎn)生具有空間強度模式的空間調(diào)制的次級激光束。通過空間調(diào)制次級激光束，次級激光束的不同部分可具有相應不同的強度。例如，次級激光束的一些部分可比次級激光束的其具有較小強度的他部分具有更大的強度。例如，可以通過使用可變形反射鏡空間調(diào)制或扭曲次級激光束來改變次級激光束的強度模式(intensity pattern)，使得次級激光束能夠可控地調(diào)節(jié)激光束入射光學元件的體積的熱能的局部強度，從而控制光學元件的熱膨脹和熱收縮。因此，通過空間調(diào)制或扭曲次級激光束的空間強度模式來調(diào)節(jié)在由激光束入射的光學元件體積中或由激光束入射的體積外部的熱能，控制光學元件中的熱膨脹和熱收縮，從而基于所測量的波前來改變初級激光束的波前的輸出，從而校正(例如最小化)由光學元件中的熱梯度引起的波前像差或光路差異。如下所述，可以執(zhí)行空間調(diào)制，使得次級激光束在激光介質(zhì)12或另一光學元件14上的入射改變初級激光束的波前從而至少部分地抵消激光系統(tǒng)內(nèi)的光學像差。空間光調(diào)制器可以各種方式實施，包括例如實施為透射光學元件或反射光學元件(諸如可變形反射鏡)以對次級激光束的強度輪廓進行空間整形。
[0025]可以利用激光腔體布置次級激光源16和空間光調(diào)制器18。替換地，次級激光源和空間光調(diào)制器可以是額外的腔體系統(tǒng)(extra-cavity system)，被配置為提供在激光腔體內(nèi)或外部的光學元件的受控的熱收縮或熱膨脹。在空間光調(diào)制器被實施為可變形反射鏡并且次級激光源和空間光調(diào)制器是額外的腔體系統(tǒng)的實施方式中，激光腔體不必包括可變形反射鏡，從而諸如通過消除如果可變形反射鏡被布置在激光腔體內(nèi)則可能另外需要的波束擴展器系統(tǒng)來降低激光系統(tǒng)10的費用和復雜性。
[0026]如框38所示，空間調(diào)制的次級激光束被引導以入射在激光介質(zhì)12和/或至少一個光學元件14上從而引起空間調(diào)制的次級激光束入射在其上的激光介質(zhì)和/或光學元件的相應部分熱膨脹或熱收縮?？臻g調(diào)制的次級激光束入射在圖1的激光系統(tǒng)中的光學元件上。替換地，除了入射在另一個光學元件上之外或代替入射在另一個光學元件上，空間調(diào)制的次級激光束可以入射在激光介質(zhì)上?？臻g調(diào)制的次級激光束入射在其上的激光介質(zhì)或其他光學元件包括由次級激光束的波長的光激勵的摻雜劑。盡管初級激光束和次級激光束的波長可以是相同的，但是示例性實施方式的次級激光束具有與初級激光束的波長不同的波長，次級激光束的波長被定義為與摻雜劑一致，使得摻雜劑被具有次級激光束的波長的光激勵，而不被具有初級激光束的波長的光激勵。在這方面，選擇摻雜劑，使得包括摻雜劑的激光介質(zhì)和/或光學元件吸收次級激光束的至少一部分能量并且以不同的(例如更高的)波長的光的形式發(fā)射能量。例如，在光學元件由KPb2Cl5形成并且次級激光束具有986nm的波長的實例中，摻雜劑可以是鐿(Yb)。作為另一實例，在光學元件由釔鋁石榴石(YAG)形成并且次級激光束具有I μπι的波長的實例中，Yb可以用作摻雜劑。
[0027]由于次級激光束的空間調(diào)制，次級激光束的不同部分具有不同的強度。因此，空間調(diào)制的次級激光束引起空間調(diào)制的次級激光束入射在其上的激光介質(zhì)12或另一光學元件14的各部分不同地熱收縮或熱膨脹。在空間調(diào)制的次級激光束入射在光學元件從而引起熱收縮的示出的實施方式中，通過空間調(diào)制的次級激光束的具有較大強度的部分輻射的光學元件的那些部分相比于通過空間調(diào)制的次級激光束的具有較小強度的其他部分輻射的光學元件的那些部分熱收縮得多。光學元件的響應于空間調(diào)制的次級激光束的差別的熱收縮或熱膨脹相應不同地修改通過光學元件的光路差異，通過空間調(diào)制的次級激光束光學元件的熱收縮更大程度的那些部分相對于光學元件的熱收縮(或熱膨脹)更少程度的其他部分具有減小的光路。
[0028]由光學元件14產(chǎn)生的光路差異響應于空間調(diào)制的次級激光束的入射而改變初級激光束的波前。在缺少次級激光束的情況下通過將由激光系統(tǒng)10另外引進的像差考慮到初級激光束穿過其中的傳播，可以通過空間調(diào)制的次級激光束將光路差異引入到光學元件中從而如果不完全則至少部分地抵消光學像差，從而改善初級激光束的波前和波束質(zhì)量。
[0029]通過舉例的方式，圖3的網(wǎng)格50描述在缺少次級激光束的情況下在初級激光束通過激光系統(tǒng)10傳播期間由初級激光束的不同部分經(jīng)歷的相對光路差異。如所示出的，初級激光束的多個部分比經(jīng)歷更小的光路差異的初級激光束的其他部分經(jīng)歷更大的光路差異。例如，初級激光束的波前的左上部分50a經(jīng)受更大的光路差異，然而初級激光束的波前的左下部分50b經(jīng)受更小的光路差異。如上所述，可能由于包含激光介質(zhì)12和光學元件14的制造、在光學元件內(nèi)的熱梯度等的各種原因造成這些光路差異。
[0030]為了以抵