神光-Ⅲ原型装置全光路系统波前测量方法

为进一步提高神光-Ⅲ原型装置8束三倍频激光焦斑的能量集中度,需要对神光-Ⅲ原型装置的全光路系统波前进行校正。其中的关键技术之一就是要准确获得全光路系统的波前畸变。神光-Ⅲ原型装置的8束激光主放诊断包内均配置了一套哈特曼波前传感器,可以较为方便地获得主放大系统输出波前,但却无法直接获得靶场系统波前。解决方法主要有逆向标定和靶点直接测量两种,通过比较两种方法的技术复杂性、测量准确性等指标,结合对校正前后远场焦斑的测量,最终确定采用靶点直接测量的方法能简单、有效地获得全光路系统波前畸变。     

超高斯脉冲反饱和吸收效应响应特性理论模拟

基于非线性传输方程与五能级速率方程的耦合模型分析了超高斯脉冲在反饱和吸收(RSA)作用下的动态响应特性。研究了脉冲时空波形在RSA材料中的演化规律以及脉冲与材料相互作用的动力学过程。讨论了单重态第一激发态寿命对输出脉冲时空波形的影响,并优化了材料参数以避免时空畸变。对新型RSA材料的开发以及在时空波形敏感领域的应用具有指导意义。     

惯性约束聚变驱动装置中焦斑整形的自适应光学方法

针对惯性约束聚变(ICF)驱动装置,提出一种新的焦斑整形方法:基于衍射叠加原理,采用自适应光学(AO)技术调整近场相位来实现对远场焦斑形态的控制。以一种新型的变形镜模型——压电薄膜变形镜(PFDM)为例,对AO技术用于焦斑整形的可行性进行了模拟研究。结果表明,在制作工艺允许的范围内,当变形镜的空间分辨率达到一定程度时,便可利用AO技术实现良好的焦斑整形效果,而且能够保证焦斑较好的均匀性。进一步研究结果表明,该方法对波前畸变的容忍度要优于传统方法。     

强激光能量测量的电校准技术

随着惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的发展,激光光束口径逐渐增加,需要对大口径激光的能量进行精确测量.而目前国内ICF大口径激光能量测量的校准方式无法满足ICF激光装置功率平衡测量的精度要求(测量不确定度不大于2%)。为解决此问题,提出了一种新型的电校准技术,以Bi2Te3-Sb2Te3构成的半导体热电堆作为能量转换器件,进行了以电能量替代激光能量来实现对体吸收型激光能量计的校准技术研究,初步完成了光能量测量和电能校准的理论模型。理论分析结果表明,在室温环境下,使用电加热校准和激光加热校准在热力学上具有等效性,并通过初步的实验,论证了电加热校准技术应用的可行性。     

基于衍射对称性的多程光路腔镜准直算法

腔镜准直是多程放大光路准直中的基础,针对高功率固体激光装置多束组并行准直对腔镜准直的要求,提出一套基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以避免腔镜准直受到图像质量的影响而导致精度偏低。在神光Ⅲ主机装置上进行了该腔镜准直算法的实验验证,实验结果表明,相对于传统算法,采用基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以将腔镜准直精度由8μrad提升至3.96μrad。     

机载成像与高功率激光发射共孔径光学系统设计

机载定向能装置具有光学成像与高功率激光发射 的功能。为了保证机载定向能装置有 效工作,要求共孔径光学系统在保证尺寸小型化的同时,能够在大温度范围下高光束质量输 出激光。这对系统光机设计提出了很高的挑战。本文建立了适用于机载球形吊舱的共孔径光 学系统初始结构设计模型以满足小型化成像和高光束质量输出的需求,提出了一种系统优化 设计方法以保障系统在大温度范围有效工作。结合工程实例,完成了1km~10 km范围工作、Φ500 mm包络的系统设计,并采用物理光学分析模块和有限元分析得到 了光机集成计算 分析结果,验证了该系统大温度范围的良好适应性,满足高能激光系统的工程应用需求。     

方口径压电薄膜变形镜夹持应力控制研究

基于有限元方法,以三点夹持为例,对压电薄膜变形镜(PFDM)的工作特性进行了仿真分析,发现变形镜与镜框之间因夹持带来的接触应力会导致镜面变形与电压之间呈现非线性变化。针对这一问题,提出了两种改进方式,仿真结果表明,两种改进方式均能够有效改善变形镜的非线性响应问题。     

腔镜位置变形镜波前补偿与实验研究

在多程放大系统中,激光一般要经过腔反射镜两次,将变形镜置于腔反射镜位置能够有效提高其校正量.在某些多程放大系统设计过程中,为了降低输出端激光的像差,采用了90°旋转的"U"型反转器和变口径技术,激光两次经过腔反射镜的位置和坐标关系都发生了变化.采用数学的方法对这种情况下腔反射镜位置的面形解存在性进行了证明,并在带有90°旋转"U"型反转器的星光-拍瓦(XG-PW)装置上对腔反射镜位置大口径变形镜的应用进行了实验验证.理论和实验研究结果为后续大型激光装置的自适应光学波前补偿方案设计提供了依据.