根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论,采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下,放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信噪比的影响。利用基于修正输入的正向反馈迭代方法,获得了输出脉冲一定的情况下,所需要的输入脉冲波形和频谱分布。最后,将啁啾脉冲扩展至三维空间,反演分析计算小信号增益系数在空间非均匀分布时的脉冲放大特性,给出啁啾宽带放大计算中数据量大的解决方法。本文结果对高功率钕玻璃多程放大系统的啁啾脉冲放大优化设计有一定的参考意义。

针对高功率激光多程放大的三维反演问题,提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出积分能量曲线法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用这两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证,计算结果表明这两种迭代算法都是有效可行的,都可得到输入脉冲时空分离的三维强度分布。计算所得输出脉冲与需求值基本相同,输出能量的相对偏差小于10 ^-7,第一种方法功率波形的相对偏差小于1%,第二种方法功率波形的相对偏差小于10 ^-6,很好地解决了由放大饱和效应引起的时空演化畸变。第一种方法主要依靠正逆模型的自洽性,相对直观;第二种迭代算法引入反馈因子,所得结果的精度较高、拓展性强。

频域全波形反演能够获得高分辨率的反演结果, 具有较高的计算效率, 因此得到广泛应用。在传统单频点串行反演策略的基础上, 提出一种多频点同时反演策略, 并推导出一种新的目标函数表达式, 应用于频域全波形反演算法中。该策略能够同时反演所有的频率分量, 对于一组频点中的每个频点进行加权求和处理, 从而避免了高频分量在反演结果中占据主导, 同时避免反演结果中存在噪声干扰。分别用三种不同的模型进行验证。实验表明, 相对于传统的单频点策略, 多频点策略的反演结果具有更好的稳定性、正确性和鲁棒性; 而且对于模型中明显介质边界的位置, 它的反演结果更接近于目标模型。