通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像位置及光强随介质厚度的变化规律。基于角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,在不作薄介质近似情况下得到了热像光强表达式,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,在一定的入射功率下,热像光强随介质厚度的增加而增大; 而在一定的B积分下,热像光强随介质厚度的增加先单调增加,达到一极大值后,单调减小。此外,当模糊斑相对于克尔介质的距离的菲涅耳数远大于1时,可采用薄介质近似。数值模拟结果与解析结果吻合得很好。

宽频带激光驱动器中光束的传输与常规的窄带系统有很大区别.数值分析了宽带激光的成像这一非线性传输现象,并与窄带激光的成像特性进行了比较,发现宽带激光的热像位置和窄带激光基本相同,但宽带激光的热像强度比窄带激光低很多,说明宽带激光能很好地抑制非线性成像的形成.此外,通过改变脉冲啁啾和脉冲宽度两种方式分别揭示了带宽对非线性成像和光束匀滑的影响,发现不同带宽情形下热像的位置基本相同,均处于共轭位置处;热像的光强和热像处光束的调制对比度随着啁啾值的增大而降低,随脉冲宽度的增大而增大.由于受到群速度色散效应的作用,带宽能够阻碍热像的形成,并提高光束的匀滑度.

高功率激光系统中非线性热像的强度可能达到光学元件的损伤阈值,从而危及系统的安全运行。明确并避免引起最强热像大小的模糊斑,可以降低热像的破坏威胁。通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像光强与模糊斑大小的关系。根据角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,推导出一定厚度非线性介质的热像光强表达式,得到了热像光强随模糊斑大小的变化规律,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,随着模糊斑尺寸的增大,热像光强先是单调增大,达到一最大值后单调下降;热像光强最大时对应的模糊斑大小基本上与由Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论决定的最快增长小尺度调制尺寸相同。