1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院，北京 100088
光谱色散匀滑(SSD)光束的焦斑动态特性是联系激光等离子体不稳定性(LPI)和高功率激光装置性能的重要纽带。为了提升对SSD光束聚焦性能的认知，基于条纹相机的光成像系统，开展了带时间分辨的光束测试实验，获得了SSD光束的焦斑动态图像和演化规律。实验直接演示了SSD光束的焦斑动态特性，沿SSD扫动方向的焦斑图像具有典型的周期余弦扫动特征，扫动幅度、周期等特征与调制频率相关，而垂直SSD扫动方向的焦斑的时空分布则较为杂乱，不再具有典型的余弦扫动特征。另外，实验也表明，SSD光束焦斑有强烈的幅度调制，且调制具有明显的区域效应，调制的大小和SSD扫动方向以及调制频率密切相关。SSD光束焦斑的动态分布特性对光束匀滑性能的分析和优化具有重要指导意义。
激光光学 焦斑特性 光谱色散匀滑 幅度调制 动态演化 中国激光
2022, 49(11): 1105001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
高功率激光驱动器中多采用谱色散匀滑(SSD)的束匀滑技术,而SSD中的相位调制常使用等幅相位调制。为进一步改善匀滑效果,提高动态调控能力,提出一种特异性相位调制技术,即采用调制深度为时变函数的特异性调制方式来获得光谱宽度可随时间变化的信号输出。基于相位调制的频谱理论,分析了特异性相位调制后的激光频谱特性。利用任意波形发生器(AWG)整形输出的特定相位调制信号开展实验研究,通过改变AWG输出两路电信号的相对时间差,得到250 ps的信号光在3 ns内不同时间点的调制光谱,实验结果与理论模拟结果一致。这种调制方式可以完成光谱宽度的连续实时调控,这对于高功率激光驱动器的激光参数控制中实现动态的光谱色散匀滑有着重要应用。
激光光学 相位调制 光谱宽度 光谱色散匀滑 惯性约束核聚变 中国激光
2021, 48(20): 2005003
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
理论阐述了光谱色散匀滑(SSD)技术的物理内涵,即SSD的焦斑匀滑效果来源于远场基元电场相位随时间的演化,在实际应用中不存在“运动”焦斑的物理图像。在此基础上,建立了远场强度分布形式不变但空间位置随时间变化的“强度扫动”光束的理论模型,通过数值模拟研究其匀滑特性,并与SSD的匀滑效果进行了对比分析。
激光光学 光谱色散匀滑 强度扫动 惯性约束聚变 辐照均匀性 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 111405
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
在激光驱动惯性约束聚变研究中, 激光等离子体相互作用是影响点火的重要原因之一; 为了抑制激光等离子体的不稳定性, 诸多光束匀滑技术应运而生, 并得到广泛应用。为了获得更匀滑的焦斑, 提出集束多频调制光谱色散匀滑(SSD)技术, 并对其进行了理论研究; 该技术采用多束激光集束聚焦打靶, 利用单频调制单光束, 利用不同的频率调制不同的子束。结果表明, 该技术可以有效抑制多光束干涉导致的强度调制, 改善了远场光强分布的均匀性, 并且在采用更接近实际情况的色循环数时, 具有比传统多频调制SSD技术更好的匀滑效果。
激光光学 集束聚焦 多频调制 光谱色散匀滑 惯性约束聚变 辐照均匀性 中国激光
2017, 44(12): 1205003
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在菲涅耳数的基础上重新定义了衍射特征量, 并将其定义扩展至聚焦或发散光路, 定义了一个光学系统中各光学元件衍射特征量的符号。通过全新的定义和扩展, 研究了波前畸变对近场调制度的影响以及正弦调频光谱色散平滑光束衍射传输引入的幅频调制的大小。以神光-Ⅲ主机主放大级为例, 研究了元件波前畸变对近场调制度的影响以及正弦调频光谱色散平滑光束衍射传输引入的幅频调制的大小。衍射特征量与能流分布F相结合, 可以作为评价高功率激光装置线性传输效应的一项受限指标, 指导高功率激光装置的设计。
衍射 菲涅耳数 线性传输 光谱色散匀滑 幅频效应 diffraction Fresnel number linear propagation smoothing by spectral dispersion FM-to-AM effect 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081019
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 中国科技大学光学与光学工程系， 安徽 合肥 230026
2 中国科技大学国家同步辐射实验室， 安徽 合肥 230026
3 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室， 上海 201800
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，26.3 μm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 分布式相位板 光谱色散匀滑 激光辐照均匀性 焦斑频谱分析 中国激光
2011, 38(10): 1002006
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
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为改善焦斑的均匀性以应用于惯性约束聚变(ICF)的实验,从焦斑形态的控制出发,在随机相位板(RPP)和连续相位板(CPP)做空域整形下,用同样带宽和最大谱色散角,模拟了不同光谱形状的匀滑效果,通过焦斑强度的功率谱密度(PSD)和平顶的均方根(RMS)对获得的焦斑进行评价。结果表明,改善光谱形状可以提高匀滑效率,优化光谱相对主流的正弦调频光谱对匀滑效果的均方根值可提高43.7%。同时,设计相位板时考虑焦斑上不同空间频率的权重,有利于匀滑。
激光技术 相位板 光谱色散匀滑 光谱形状 焦斑形态
