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摘要
飞秒激光因为其非线性光学效应会形成独特的光丝现象，可作为荧光谱激发源用于探测物质成分。但在利用飞秒激光进行远距离聚焦成丝时，会因为聚焦光学系统存在像差而使得聚焦光斑形状不规则，且半径增大，光斑质量下降，导致光丝强度减弱，降低探测灵敏度。针对飞秒激光远距离成丝系统所产生的像差，利用光学自由曲面较强的像差补偿能力，我们提出了在飞秒激光成丝系统中使用透射式自由曲面相位板补偿系统像差的方法。首先，在光学设计软件中对实际系统像差特性进行仿真建模。其次，对透射式自由曲面相位板进行优化设计，优化后系统的像差得到有效补偿，飞秒激光光斑质量得到改善。然后，对优化设计后的自由曲面相位板进行公差分析，并利用加工后的透射式自由曲面相位板开展了实验研究，结果表明飞秒激光聚焦系统引入光学自由曲面相位板后，聚焦光斑形状规则，在聚焦位置处光斑的RMS半径小于0.5mm，飞秒激光成丝系统的像差得到有效补偿，远距离飞秒激光的成丝强度得到了有效提高。
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