红外与激光工程
2020, 49(12): 20201074
强激光与粒子束
2020, 32(12): 121007
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
谱色散匀滑化技术在大型激光聚变装置上得到了广泛应用。以焦平面内谱色散匀滑化光束的光强分布作为激光等离子体相互作用程序LAP3D的边界条件, 实现了谱色散匀滑化光束在黑腔大尺度等离子体传输过程中的模拟。采用改进算法实现了焦平面内谱色散匀滑化光束光强分布的高效并行计算, 从而对整个光束在等离子体中的传输过程进行模拟,分析了谱色散匀滑化光束调制频率对光束传播的影响。
物理光学 光束匀滑 谱色散匀滑化 数值模拟 激光等离子体 中国激光
2017, 44(12): 1201004
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑（SSD)、随机相位板（RPP）和偏振匀滑（PS）联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量，利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明，径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时，拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小，8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式，结果表明，由于三种PS方式本质上的一致性，光束的匀滑及偏振特性差别较小。
径向偏振光束 光束匀滑 偏振匀滑 radially polarized beam beam smoothing polarization smoothing 强激光与粒子束
2015, 27(12): 122008
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
最小空间周期是连续位相板(CPP)设计和加工过程中的重要特征参数。根据惯性约束聚变大型激光驱动装置的需求，建立不同空间周期的CPP设计与分析方法，研究了不同最小空间周期对磁流变加工和焦斑性能的影响。结果表明，磁流变加工的去除函数尺寸直接与CPP的最小空间周期成线性关系，而加工去除量与最小空间周期的平方根成线性关系，最小周期越大，加工越容易，但加工量越大；焦斑整形性能受最小空间周期的影响小，能量集中度差异小于0.2%，但焦斑顶部均匀性随着最小空间周期变小而变好，5 mm 最小周期CPP的焦斑顶部不均匀比15 mm 的CPP小3.5%。因此，设计时应尽量减小最小空间周期，但选取的最小空间周期不能大于加工设备的约束条件。
光学器件 连续相位板 焦斑 最小空间周期 光束匀滑 惯性约束聚变
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了提高惯性约束聚变（ICF）激光装置中连续相位板（CPP）的焦斑性能，建立了波前畸变下连续相位板焦斑的理论计算和分析模型，并根据CPP使用条件搭建了三倍频大口径CPP远场离线测试系统。对加工330 mm×330 mm 口径的CPP和波前畸变元件进行了理论计算和离线测试实验的对比研究。理论计算和实测的焦斑形貌、参数数值均非常一致，验证了计算模型的正确性和实验系统的可靠性。理论和实验结果一致表明，波前畸变对CPP焦斑性能的影响非常严重，当弥散斑为0.5倍CPP焦斑时，畸变量已对CPP焦斑形貌产生了很大影响，能量利用率下降值大于4%，焦斑半径增大超过20 μm，陡边阶数下降1.3阶，不均匀性均方根(RMS)值下降6%，旁瓣份额增长超过0.5%。
光学器件 连续相位板 焦斑 波前畸变 光束匀滑 惯性约束聚变
为了准确测试和评价大口径连续相位板(CPP)元件的远场光强性能，根据激光装置需求建立了351 nm波长下大口径CPP远场光强离线测试系统，开展了330 mm × 330 mm口径CPP元件测试实验，并与标量衍射计算结果进行对比，分析了系统的测试重复性和测试精度。实测系统远场弥散斑大小为2.9倍衍射极限，可测试最大口径为圆形600 mm和方形430 mm × 430 mm。测试系统在焦点±2 mm范围内的能量集中度测试重复性优于0.2 %。计算和实验焦斑形貌及分布吻合，实测能量集中度比计算结果小0.85%、焦斑半径大13 μm左右，差异由实测系统的时间匀滑作用引起，可通过缩短曝光时间和减小系统像差等措施进一步提高测试精度。
光学设计与制造 连续相位板 改进G-S算法 离线测试 光束匀滑 惯性约束聚变 optical design and fabrication continuous phase plate modified G-S algorithm off-line measurement beam smoothing inertial confinement fusion 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3343
1 中国工程物理研究院激光聚变中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学光电子重点实验室, 安徽 合肥 230026
光谱色散匀滑(SSD)技术已经广泛应用于国内外各大高功率激光驱动器。但是由于工程设计原因，美国国家点火装置(NIF)以及国内神光-III原型(TIL)装置都只采用了一块光栅，相较于传统SSD技术，焦斑匀滑效果有所不同。经模拟发现，在初始的100 ps以内，缺失色散光栅的SSD技术匀滑性能下降，可以通过优化调制频率来降低这种影响。通过对单光栅下的SSD技术分析研究，为SSD技术在大型激光装置上的优化应用提供理论基础。
激光光学 高功率激光驱动器 光束匀滑 光谱色散匀滑 调制频率 光学学报
2013, 33(s1): s114007
1 中国工程物理研究院激光聚变中心， 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学光电子重点实验室， 安徽 合肥 230026
在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中，为了提高束靶耦合效率，抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性，需要对光束进行匀滑处理。对各国研究的匀滑技术进行了调研，并对国外大型激光装置的匀滑技术进行了总结分析，分析了我国光束匀滑技术方面的进展情况。
激光光学 高功率激光驱动器 光束匀滑 光谱色散匀滑 偏振匀滑 相位板 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 101407
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
连续相位板(CPP)是大型激光装置中用于控制光束形状、能量和波前分布的一种重要衍射光学元件。为改善聚焦光束的质量，建立了基于现有工艺的大口径CPP理论设计模型，优化了传统衍射元件设计算法。采用该算法设计了用于背光照明的Ф330mm CPP，开展了数控化学抛光制作CPP试制，并在大型激光装置上开展了验证实验。结果表明，基于工艺改进算法设计的CPP具有更好的加工特性和焦斑性能，基本实现了整形和匀滑性能，能够较好满足现有工艺约束条件和物理需求。
光学设计与制造 连续相位板 改进G-S算法 光束匀滑 衍射光学 激光与光电子学进展
2011, 48(5): 052201
