用消衍射方法改善透镜列阵的辐照均匀性

用消衍射方法能改善列阵透镜的照明均匀性。本文详细研究了振幅型边缘软化，位相型边缘软化和硬边波纹光阑等技术在高功率激光靶面均匀照明技术中的应用。     

光谱色散和分布式相位板联用对靶面辐照均匀性的改善

通过对分布式相位板和光谱色散匀滑技术联用的模拟计算,分析了联用实验中焦斑的变化,论证了非设计采样点光强的不可控性对焦斑匀滑质量的损害。模拟结果证实了光谱色散匀滑技术对色散方向上的焦斑均匀性的改善,焦斑不均匀性由58.30%降为19.50%。通过分析焦斑不均匀性与光谱色散匀滑积分时间的关系,发现5~6个光谱色散匀滑调制周期时得到最优匀滑效果。对焦斑频谱的分析显示,光谱色散匀滑技术可以有效抑制由非设计采样点光强引入的高频成分,26.3μm内的光强调制被平滑,同时很好地保持了由分布式相位板决定的焦斑低频包络,在实验与模拟中均得到很好验证。为进一步的分布式相位板与光谱色散匀滑技术联用设计提供了理论依据。     

衍射微透镜的色散特性分析

衍射微透镜具有会聚和色散功能,且体积小、易于集成和阵列化,是实现光谱成像仪和微型光谱仪的一种新型技术。光谱分辨率是评价衍射微透镜分光特性的主要指标,根据标量衍射理论,给出了多台阶位相型菲涅尔透镜的设计公式,并利用球面波的传输理论推导了微透镜主焦距与光谱分辨率之间的函数关系,得出在入射波长和位相台阶数一定的情况下,光谱分辨率与中心焦距之间呈反比;理论推导的结果与已发表的实验结果一致。     

光谱色散平滑的实验研究

为提高国内惯性约束聚变(ICF)装置的焦斑平滑能力,在对光谱色散平滑(SSD)技术理论分析的基础上,开展相关实验并研究其平滑机制。实验结合另一种焦斑平滑技术———分布式相位板(DPP)比较分析光谱色散平滑技术应用下的焦斑均匀性的变化。实验表明,利用光谱色散平滑技术中的正弦相位调制对光谱展宽并色散后,在色散方向上的焦斑均匀性有明显改善,120μm内的光强调制被平滑,其平滑能力依赖于光谱色散平滑技术参量的选择;焦斑的低频光谱强度变化很小,但中高频光谱强度下降,焦斑质量有良好的改善,焦斑的不均匀性从40%降低到12.5%。结果还表明,光谱色散平滑技术中的关键是色循环的产生,光谱本身加宽产生的平滑作用非常有限。     

与光谱色散匀滑技术联用的衍射光学器件的优化设计

基于空间频谱,对光谱色散匀滑(SSD)技术与衍射光学器件(DOE)联用的焦面光强分布进行了严格的理论分析。与光谱色散匀滑技术联用前后,衍射光学器件焦面光强分布均可转化为一系列不同频率、不同复振幅的正余弦函数的叠加。光谱色散匀滑技术对衍射光学器件焦面光强分布空间频谱进行调制,该调制不仅与光谱色散匀滑参数,还与衍射光学器件相位分布有关。该技术使得衍射光学器件焦面光强分布变得更平缓,但要获得良好的联用性能,需根据光谱色散匀滑参数进行衍射光学器件的优化设计。在某一给定的光谱色散匀滑参数条件下,进行了衍射光学器件的优化设计。结果表明,与光谱色散匀滑技术联用后,衍射光学器件对入射波前畸变的宽容度有较大提高。     

ICF中光束平滑及靶面辐照均匀性技术评述

由于激光的高强度,它成为惯性约束聚变的首选驱动器.但为实现聚变靶丸的均匀压缩,必须提高激光的辐照均匀性.分析了惯性约束聚变中实现激光光束平滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法,得出各技术手段的性能特点及适用条件.     

"神光-Ⅱ"装置靶面均匀辐照系统的优化设计

利用小透镜列阵均匀化技术 ,针对“神光 Ⅱ”出射光束近场光强特殊分布 (有大面积光强为零的区域 )的情况 ,通过对主聚焦透镜及小透镜列阵组合系统的优化设计 ,实现了靶面光强的大光斑均匀辐照 ,并利用其驱动平面铝靶 ,获得了具有大范围良好平面性的冲击波发光信号。     

强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术

基于几何光学和衍射积分理论,以光楔列阵聚焦光学系统为典型实例,对强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术作了理论分析和实验研究。     

小焦斑均匀辐照二维正交光楔列阵光学系统的研制

欲实现几百微米量级 ,同时要求具有好的辐照均匀性和高的能量利用率的均匀点聚焦二维正交光楔列阵光学系统 ,系统参数的优化设计和提高光楔列阵加工测试的精度是实验成败的关键。通过优化系统参数设计、严格控制光楔列阵的加工误差和拼接精度 ,成功地研制了九单元小焦斑 SWA系统。给出了 SWA系统焦斑特性的实验测试结果     

多模光纤激光靶面辐照匀滑特性

研究了基于光纤放大网络的激光惯性约束核聚变靶面光场的均匀特性,采用透镜阵列匀滑多束多模光纤激光器集束后的光场,设计了合适的透镜阵列并进行相应的实验,获得聚焦后靶面处的极小光斑,其靶面光场顶部区域均方根(RMS)低于5%。同时实验上研究了靶面位置和集束激光器数目对匀滑效果的影响,合适的靶面位置和增加集束激光器数目能明显改善匀滑效果。     

分布式相位板联合二维谱色散匀滑的实验研究

在神光II九路装置上,利用谱色散匀滑(SSD)技术结合分布式相位板(DPP)技术,研究了激光焦斑在一维、二维谱色散匀滑下的分布。结果表明,一维谱色散匀滑使焦斑的焦斑通量对比度由0.7634[均方根(RMS)]下降到0.3685(RMS),结合二维匀滑下降到0.2638(RMS);并结合各种评价方法对焦斑进行分析。实验为谱色散匀滑技术在神光II在线应用提供了参考。     

半导体激光阵列光谱合束技术中变换透镜的研究

利用光栅-外腔的方法对半导体激光阵列(LDA)进行光谱合束时常采用平凸或双凸柱透镜作为变换透镜,然而它会导致外腔的反馈效率低下,经研究发现LDA轴上发光单元的反馈效率为80.5%,对于边缘发光单元甚至降到了49.7%。针对该问题提出了采用双分离柱透镜作为变换透镜,从而可以提高外腔的反馈效率。将传统LDA光谱合束光路展开,并利用Zemax画出它的等效光路,以此来求出平凸变换透镜LDA每个发光单元的反馈效率;根据像差理论分析了平凸变换透镜的成像特点,发现平凸变换透镜的球差和慧差较大,需要对其进行矫正;根据初级像差理论,利用PW法设计了双分离变换透镜,并利用Zemax进行了优化。结果发现,优化后双分离变换透镜可以使10mm宽LDA发光单元的反馈效率达到94.2%以上。研究结果表明使用双分离变换透镜法可提高光谱合束效率。     

谱色散均匀化的计算研究

利用光传输理论对ICF驱动器中使用的光谱色散平滑(SSD)技术作了理论分析，并结合典型的随机相位板(RPP)技术，用计算机模拟了使用光谱色散平滑技术前后激光靶面辐照不均匀性的变化及其技术中不同带宽和调制频率下激光靶面辐照不均匀性的变化。     

列阵透镜对能量测量影响的分析

结合列阵透镜的透过率分析了其后的光场分布。列阵透镜由多个列阵元拼接而成，用以改善主透镜焦点附近能量分布的均匀性。列阵透镜在提高辐照均匀性的同时，给能量测量带来了不利的影响。这是由于经过列阵元的相邻子光束会产生干涉，干涉条纹处的激光能量密度和功率密度相应都大为增加，其数值在干涉区域中心处能上升到原来的4倍。更高的能量密度和功率密度对能量计提出了更苛刻的要求。在没有采取适当措施的时候使用，就会损坏能量计。     

混合单元柱面透镜列阵特性及优化

提出了结构新颖的混合单元柱面透镜列阵 (HECL A)系统 ,在该系统中引入了半单元结构。数值模拟结果表明 ,该器件显著地改进了在入射光为超高斯分布条件下的焦线强度分布均匀性。其中准 5单元 HECL A系统的调制对比度可以降为 1.7%。这是目前柱面透镜列阵 (CL A)系统难以达到的效果。     

应用于准分子激光的透镜阵列均束器

设计了一套基于积分原理的准分子激光透镜阵列均束系统。通过对 18 块 4 mm×40 mm的柱面透镜叠放,组成9×9级的透镜阵列,将光束分成81束,彼此独立传播,实现了对准分子激光原始光束分束、放大。随后利用收集透镜将每束光叠加在同一位置,得到了在13 mm×13 mm范围内能量均匀度误差小于±5.00的光强分布。克服了原始光斑内部能量分布不够均匀的缺点,达到了准分子激光掩模投影加工的光束质量要求。相比于激光直写的加工方式,提高了加工效率。