神光Ⅲ原型装置中鬼像的近轴计算与分析

针对神光Ⅲ原型装置,提出了一种在复杂的光学系统中进行鬼像分析的有效方法。该方法的特点在于结合了近轴光线追迹法和二叉树的数据存储结构,能对整个神光Ⅲ原型装置中可能产生的1至多阶(最高6阶)鬼像进行全面的分析,且耗费时间较短。通过分析找出了神光Ⅲ原型装置中鬼像能量较集中的几个光学表面,它们分别是:泡克尔斯盒中一个开关的前后表面,经过主放大级后的垂直反射镜面和折返系统末端的一块透镜的后表面等,这些结果都将为设计阶段排除高能量鬼像对系统元件可能造成的损伤提供有力的参考。     

激光波前功率谱密度与焦斑旁瓣的关系

基于波前功率谱密度(PSD)的定义,分析了采用功率谱密度方法研究中频波前畸变与焦斑旁瓣关系的可行性。由于任意形状的波前畸变都可以由不同空间频率的正弦函数叠加组成,以正弦函数波前为例进行功率谱密度分析和远场分析。分析表明,当中频波前畸变的幅度满足一定条件时,远场二级以上的衍射非常低,可以忽略不计,此时波前功率谱密度与焦斑旁瓣具有非常好的相似性,并且这种相似性仅与中频波前畸变的幅度有关,与空间频率无关。最后还用数值模拟的方法验证了这个结论对叠加后的结果仍然成立。研究结果可以用于设计满足惯性约束聚变(ICF)驱动器打靶对焦斑旁瓣要求的光学元件中频段波前畸变指标。     

原型装置主放光路稳定性实验研究

为了研究高功率固体激光器光束指向的漂移情况,根据原型装置打靶误差预算中各部分的权重,分析了主放光路输出光束允许的角度漂移误差,即主放输出光束的角漂不超过10.6μrad。实验中选取了其中的一束,主放远场测量系统在37min内共采集到了144发次的远场图像,在MATLAB编程中使用阈值法和重心法处理每帧远场图像,将光束的漂移量在x和y方向上分解,利用均方根的概率统计方法,计算得到了主放输出光束的角度漂移误差,x方向为3.47μrad,y方向为4.09μrad。实验结果表明,主放光路的稳定性达到了设计指标,能够满足打靶要求。     

重频脉冲激光辐照光学材料特性的研究进展

综述了重复频率脉冲激光辐照下光学材料特性的研究进展,重点介绍了重频激光辐照下光学材料损伤的规律,发现缺陷造成的亚损伤状态是诱导材料重频损伤的关键。详细阐述了热吸收性杂质模型、化学键断裂模型、色心模型的亚损伤机理,同时介绍了重频工作模式下激光增益介质和倍频晶体的材料特性,展望了重频激光辐照光学材料特性研究的发展和前景。     

衍射光学元件杂散光分析的数据结构及鬼像分析

当光学系统中存在衍射元件时,特别是高功率激光光学系统中,由于多级衍射和多次反射的存在,因此系统中将会产生危害性的杂散光和鬼像。提出了一种用于衍射光学元件杂散光分析的树形数据结构,树的每一个结点描述了系统中两个表面之间传输的光束参数,并且根据光路计算结果,动态地开辟内存空间存放杂散光和鬼像的位置、能量等数据。对含1个衍射面和7个常规面的光学系统作了实例计算,表明用这种数据结构可以全面分析系统中的杂散光,给出鬼像位置和估计鬼像能量。当取最高反射次数为4次,衍射级为0到±5级时,运行时间在1s以内,成功地分析了该红外光学系统的鬼像。     

啁啾脉冲通过失调拼接光栅压缩池后的远场分析

建立一个能分析拼接光栅的拼接误差效应的数学模型。利用傅里叶光学方法,分析横截面为圆的啁啾高斯光束通过失调的拼接光栅对压缩池(每个压缩光栅都由四个子光栅拼接而成)以及理想透镜的物理过程,得到焦平面上光场的积分表达式(对于光束口径)。利用该模型通过数值模拟详细分析了几种误差对于焦斑强度分布的影响。结果表明,在要求远场焦斑的施特雷尔比大于0.9的条件下系统的各种拼接误差需要满足:横向平移型误差Δx-nd相似文献   

高功率激光装置中终端光学系统的鬼像分析

基于光传输的多叉树原理,研究了用于惯性约束聚变的高功率激光装置终端光学系统中多级衍射和多次反射杂散光与鬼点分布,根据光线经色分离光栅的传播规律进行了实际鬼光路计算,对聚焦透镜、色分离光栅、防护片组成的光学系统产生的杂散光及会聚鬼点进行了全面分析,得出三次谐波鬼点620个,二次谐波和基频光的会聚鬼点相对较少.分析表明非球面的一次反射鬼点最具威胁,大角度衍射和倾斜平面反射使大量鬼点向系统外部移动,并增大鬼光束的像差,减小其危害.这种方法可以以动态数据结构捕捉全部鬼点,并获得鬼光束结构.     

强激光非线性自聚焦效应的研究

利用"星光Ⅱ"激光装置,观察到激光在硅酸盐介质传输中的非线性自聚焦现象;研究了输出光束质量随B积分的变化规律.实验研究表明,在入射光束质量变化不大的情况下,B积分比较小时,输出光束的质量基本上不发生变化;当B积分增大到一定值后,随B积分的增大,光束分裂为许多细光束,光束质量急剧变差.实验表明,对于"星光Ⅱ"激光装置的输出光束,B积分小于1.8,非线性效应对输出光束质量的影响比较小. 研究了入射光束质量对非线性自聚焦效应的影响.实验和理论研究表明,质量好的入射光束,输出光束质量急剧变坏时对应的B积分较大.此外,引入PSD方法分析了光束强度分布的粗糙程度.对不同的B积分,同样频率的调制,非线性增长速度不同.计算了实验所测光场频率大于1 mm-1的光场的RMS值,给出了光束RMS与B积分的关系曲线,研究了输出光束质量随B积分的变化规律,比较准确地解释了实验观察到的现象.(OA8)     

适用于低温真空测量的激光诱导荧光系统

设计了应用于低温、真空测量的激光诱导荧光系统.使用真空室作为样品室,采用斜射式光学结构,系统结构简单、灵敏度高.测量了氧化锌固体和罗丹明B水溶液的荧光光谱.结果表明.系统对于罗丹明B水溶液的最小检测限为1×10-12mol/L,荧光信号峰值与溶液浓度呈较好线性关系.