用于“神光Ⅱ”装置类环形光束整形的纯位相元件的研究

我国的"神光Ⅱ"装置为避免输出光束自身类似于自聚焦效应的独特光学特性对激光工作物质的破坏,采用了类环形光束输出.对于类环形光束的均匀化整形问题,我们利用自洽叠代与优化相结合的算法,采取一维圆对称方案,根据"神光Ⅱ"装置的实际波阵面与系统参数,设计了用于类环形光束均匀化整形的大口径连续型纯位相元件.设计中以4～8阶超高斯为外围轮廓,4阶超高斯为中心空洞轮廓,加以20%的随机调制,模拟了实际波阵面.文中详细介绍了纯位相元件的设计原理与方法,分析了该设计对于非理想波阵面的宽容度等问题,并且计算了不同条件下该设计的衍射效率.结果表明,该设计具有大口径(240mm)、高衍射效率(≥95%)、对于实际应用范围内(4～8阶)不同高斯阶数的入射光强均有很强整形能力等特点,满足了ICF系统对于激光驱动光源的苛刻要求,并且位相突变少,基本无突变线,实现了真正意义的连续型位相分布.(PG9)     

用于ICF的四光束并束均匀化的器件设计

惯性约束核聚变(ICF)中的均匀照明和极窄焦斑问题一直以来都是实验成败的关键,也是研究中的活跃课题.为了既保证所需光束质量,又在现有装置上提高靶场研究所需功率,一种对多光束进行合并整形的方案是必需的.基于以往多年的经验和实践,现今我们采用几何光学与二元光学位相调制相结合的基本思想,将方向不同、非相干的四束来自驱动器末端的光束,通过我们所设计的光学元件进行并束并加以波面整形,最后出射高强度、高质量的超高斯光束.基本思想是:将四束不同倾角的入射光通过楔形列阵准直平行,出射的四束平行光经由设计好的二维位相片进行波面变换,经过主透镜后在焦平面叠加产生窄焦斑、高功率的平顶超高斯光束.与以往二维位相片的设计不同的是,该设计方案中采用一维位相片设计,经过交叉变换拓展成二维分布.基于上述方法设计的位相片列阵能分别对四束光进行整形.通过对整个光路的计算模拟表明,四光束并束均匀化后叠加效果不仅使光强增加为原来的四倍,而且有利于提高靶场光束均匀化的指标.由此可知,我们所设计的四光束合并均匀化方案,在光束质量和能量上均比单光束有相当大的提高和改善,并且位相片的设计有利于工艺加工制作.(OG23)     

用于大口径光束变换系统的矢量衍射分析

本文首先介绍了一种独特的矢量衍射方法.针对传播波在频域的范围过大的难点,通过引入"有效频域孔径"的概念,成功的将这种方法应用到大口径光束变换系统中.最后利用这种方法对大口径的矩孔和圆孔的夫琅和费衍射重新进行了分析,并讨论了抽样点数选取的问题.     

离子束旋转刻蚀工艺误差对均匀照明的影响

介绍一种离子束旋转刻蚀工艺,该工艺可用于制作真正意义上连续位相分布的衍射光学元件。对工艺系统中离子束不均匀度和基片与掩模板中心对准误差对器件性能的影响作了模拟计算,并根据对误差的模拟分析提出了工艺改进方案。