Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The self-focusing phenomenon of partially coherent beams (PCBs) was simulated using the complex screen method combined with the split-step Fourier method to solve the nonlinear Schrödinger equation. Considering the propagation of Gaussian Schell-model beams in a nonlinear medium as an example, the suppression effects of intensity, propagation distance, and spatial coherence on small-scale self-focusing were demonstrated. Simulations of overall and small-scale self-focusing using this method were compared with the existing literature to demonstrate the validity of the method. This method can numerically analyze the degree of self-focusing in PCBs and advance the study of their nonlinearity.
partially coherent beams self-focusing nonlinearity complex screen method Gaussian Schell-model Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071901
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
高功率激光装置是一个复杂的有源巨型光学工程，其性能指标要求逼近科学技术与物理极限。驱动器研制有物理设计、工程光学和结构工程设计三大过程，工程光学在其中起着重要作用。高功率激光装置工程光学设计需遵循其特有的设计原则和要点，以保证装置的高性能。根据驱动器设计指标和设计特点，从总体光学设计、光束质量控制以及光束打靶精度控制方面，综述了高功率激光装置工程光学设计中的关键科学技术问题以及相应解决方法，为未来高功率激光驱动器的发展提供必要的工程设计参考。
光学设计 惯性约束聚变 神光装置 工程光学 激光光学
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 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
3 中国科学技术大学物理学院，安徽 合肥 230026
研究了当激光增益介质存在热效应时，腔长变化对4F简并激光腔最大横模阶数及光谱结构的影响。计算和实验结果表明，当简并腔中存在热效应时，腔长偏离理想位置会引起横模拍频带宽变宽，输出光谱的精细结构发生变化；同时腔中光阑位置处的基模半径随之变大，最大横模阶数减小，光场空间相干性增大。进一步分析发现，最大横模阶数对激光腔长非常敏感，腔镜与理想位置的微小距离会导致最大横模阶数的显著减少。通过在腔内加入负透镜或者将增益介质端面加工成曲面并对热效应进行补偿，可以增加腔内模式数量，这有利于降低激光光场的空间相干性。
激光器 空间低相干 简并腔 热效应 中国激光
2022, 49(24): 2401002
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 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
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。
激光器 啁啾脉冲 钕玻璃 多程放大 波形反演 三维分布
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The Laguerre–Gaussian (LG) mode beam has very important applications in many research fields. Here, the Theon sieve is first introduced into the laser resonator to generate petal-like laser beams by coherently superimposing two high-order LG modes. The effectiveness was verified by GLAD software. The petal-like laser beam is derived from the light field redistribution and coherent superposition caused by the diffraction effect of the Theon sieve. The relationship between the order of the petal-like laser and the cavity structures has also been investigated in detail. Light field operation in the laser cavity greatly simplifies the optical structure and is more beneficial to optical diagnostics and imaging.
generation super-high order petal-like laser beam Theon sieve Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 041404
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 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
重复频率激光放大器是实现重复频率激光器的关键器件,其重复频率取决于对抽运及放大过程中产生热量的有效控制。针对千焦耳量级输出重复频率激光器的需求,通过合理的结构设计、冷却液选型及测试等,研制出一台基于氙灯抽运、钕玻璃增益介质、液体冷却、通光直径为Φ130 mm的激光放大器样机。测试结果表明,该放大器样机可实现每分钟一次的重复频率运行,同时具备双程1.3189倍净增益,双程动态波前PV(peak to valley)平均值为0.2718波长(λ)(20 ℃,λ=1053 nm,10发次计)和0.3223λ(30 ℃,λ=1053 nm,10发次计)。
激光器 重复频率激光放大器 液体冷却 氙灯抽运 钕玻璃 中国激光
2019, 46(10): 1001007
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
设计出不同相移步长的多焦点光子筛阵列,利用相移数字全息术对USAF1951分辨率板进行成像,在光学波段验证了光子筛阵列的相移功能。实验结果表明,多焦点光子筛阵列在不同相移步长下均可消除零级像和共轭像,系统分辨率均与理论预期结果一致。作为一种振幅型衍射透镜,多焦点光子筛阵列在X射线全息术和生物细胞显微等领域有着广阔的应用前景。
全息 数字全息 相移 衍射透镜 X射线成像
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
结合非线性强度和相位调制作用,研究束匀滑相位板整形焦光斑在焦面附近传输变换的特性。采用衍射光学理论方法来计算三维空间离焦面上的光场分布,引入光斑落点漂移和光强对称度两个指标参量来表征光斑在传输演化过程中的性能。研究分析了高通量激光辐照下非线性效应对连续相位板整形焦斑的影响,尤其是楔形透镜厚端和薄端的较大差异引起的小尺度自聚焦强度调制差异,该差异使得光斑传输至焦点后的一段距离后开始渐渐偏离光轴,同时其整体强度分布也出现不对称度偏置。结果表明,非线性强度畸变的影响远大于相位畸变的影响,在给定激光装置光路中5 GW/cm
2功率密度的入射条件下,焦点后4 mm处光斑落点漂移超过0.1 mm,光强左右不对称度偏置达到30%。
激光光学 光束合束 束匀滑 连续相位板 衍射光学 小尺度自聚焦 光学学报
2018, 38(10): 1014003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用数字全息测量方法结合变采样间距的衍射传输算法实现双焦点光子筛器件焦距及焦斑的同时精细测量.给出了双焦点光子筛器件及其理论焦斑分布,采用双曝光的离轴全息方法得到了CCD接收面处光场的复振幅分布, 基于此光场通过变采样间距的衍射传输算法获得具有较高分辨率的双焦点光子筛的聚焦场特征, 与CCD直接测量结果相比, 焦斑分辨率提高了10倍, 双焦点光子筛的焦距等于自动对焦算法及强度最大值扫描方式分别求得的两段距离之和.实验结果表明测得的双焦距与设计焦距偏差分别为0.53%和0.37%, 得到的两个焦斑半值全宽与设计值相比, 其偏差分别为2.86%和1.86%.本文提出的测量方法除了应用于光子筛类器件的性能检测以外, 还能够广泛应用于其它类衍射透镜聚焦特性的测量与性能分析.
微光器件 光子筛 数字全息 希腊梯子 双焦点 Micro-optical devices Photon sieve Digital holography Greek ladder Bifocal
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
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。
激光光学 多程放大 波形反演 增益修正 输入修正 三维分布
