Multi-reference lens-less Fourier-transform holography with a Greek-ladder sieve array

Lens-less Fourier-transform holography has been actively studied because of its simple optical structure and its single-shot recording.However,a low-contrast interferogram between the reference and object waves limits its signal to noise ratio.Here,multi-reference lens-less Fourier-transform holography with a Greek-ladder sieve array is proposed in the experiment and demonstrated effectively to improve the signal to noise ratio.The key technique in our proposed method is a Greek-ladder sieve array,which acts as not only a wave-front modulator but also a beam splitter.With advantages of the common path,single shot,and no need for a lens,this system has enormous potential in imaging and especially in extreme ultraviolet and soft X-ray holography.     

高功率激光驱动器中的若干关键工程光学问题

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。     

Analysis on FM-to-AM conversion induced by spatial filter in a high-power laser system

In order to avoid stimulated Brillouin scattering and smooth the final focal spot that reaches the D-T capsule, spectral broadening is essential. However, the modulation of spectral structure might result in frequency-to-amplitude modulation (FM-to-AM) conversion. The spatial filter pinhole is used to cut off the high-frequency transmission laser, and to ensure the desired pass. Improper parameter of pinhole would lead a negative impact. Using the spatial filter pinhole, we analyze the characteristic of intensity modulation using several pinholes of improper parameters. We then compare these results with the intensity modulation obtained from an experiment. Experimental diagnosis and design of an appropriate pinhole parameter would be highly beneficial to the field of high-power lasers.     

利用啁啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb~(3+)光纤锁模激光器

建立理论模型,讨论了非线性偏振旋转全光纤锁模激光器的锁模过程、谐波过程以及导致激光器锁模运行难以稳定的影响因素.讨论了采用啁啾脉冲光谱滤波产生脉冲自振幅调制、增加激光器锁模稳定性和自启动能力的机理以及非线性偏振旋转与啁啾脉冲光谱滤波相结合实现锁模的物理过程和脉冲演化过程.研制出全光纤结构的超短脉冲掺Yb~(3+)光纤环形激光器,采用非线性偏振旋转和啁啾脉冲光谱滤波相结合的锁模技术,实现了激光器锁模的开机自启动和高稳定运行.对激光器进行了长期运行稳定性、锁模开机自启动能力、锁模输出参数可重复性监测.锁模脉冲中心波长1052.9 nm,谱宽9.1 nm,脉冲能量4.25 nJ,脉冲宽度17.8 ps.运行期间,各参数波动均小于0.3%.开机自启动能力和可重复性测试显示,激光器可实现一键自启动,启动后各参数可重复精度在0.55%以内.     

模拟退火算法优化设计钕玻璃放大器氙灯抽运

氙灯提供的有效抽运能量决定了钕玻璃中反转粒子的数目。针对氙灯供能的要求,建立了氙灯放电回路与氙灯辐射数值模型。将数值模拟结果与实验结果进行了比对,提出了利用模拟退火算法求解最优抽运状态的电路参数的方法,并模拟计算不同电路参数下氙灯的工作状态。定义了两个更实用的评价参数:有效辐射效率和有效输出光谱效率,用于筛选最佳的抽运能量和进灯功率。计算结果表明,在氙灯参数与工作电压一定的条件下,通过利用模拟退火算法可以快速优化放电回路中的电容、电感参数,以选择最佳的进灯能量,避免抽运带内有效能量份额因光谱蓝移而降低,同时可保证氙灯的使用寿命。     

光谱色散后的相位调制光束衍射特性研究

用数值方法研究了激光驱动器系统中使用光谱色散平滑单元后光束的衍射特性.模拟结果表明，光谱色散会使光束衍射光斑变大，近场空间强度均匀性改善，而远场光斑内部存在光强接近于均匀分布的区域.进一步分析了光谱色散平滑单元中相位调制器的调制深度、调制频率及光栅色散系数等主要元件参数对光束传输特性的影响，发现在一定情况下光斑内部会出现较强的强度调制. 关键词： 光谱色散平滑 光束衍射 近场 远场     

利用消衍射透镜列阵及光谱色散平滑实现焦斑均匀辐照

提出将空间域的透镜列阵法和时间域的光谱色散平滑法结合起来实现靶面的均匀辐照. 消衍射型透镜列阵能获得边缘陡峭且顶部较平坦的准近场焦斑，光谱色散平滑则能有效地抹平焦斑内部由多光束干涉引起的细密条纹. 数值结果显示，通过该方案能获得均匀性较好的焦斑. 进一步分析了光谱色散平滑单元中位相调制和光栅的参数对辐照均匀性的影响，发现参数的选取要在焦斑均匀性和能量利用率之间取得合理平衡，以在整体上获得最佳的均匀辐照效果. 关键词： 光谱色散平滑 透镜列阵 衍射 多光束干涉     

Experimental investigation on beam smoothing by combined spectral dispersion and lens array technology

The experimental performance of beam smoothing by combined one-dimensional （1D） spectral dispersion and lens array （LA） technology is presented, as applied in the ninth beam of SG-II. Using 3w spectral dispersion with a bandwidth of 270 GHz and a line dispersion that is 24.9 times the beam＇s diffraction- limited width decreases the focal spot non-uniformity of 80% energy concentration from 46% to 17%. The multiple-beam interference properties of the LA are theoretically and experimentally validated by spatial power spectral density analysis. Peak-spectra suppression ratios of 20 and 10 dB are achieved in the dispersion and orthogonal directions, respectively.     

采用透镜列阵与光谱色散改善三倍频小焦斑辐照均匀性

通过数值模拟研究了高功率激光驱动器的光束均匀辐照情况, 分析了三倍频激光辐照下小焦斑的光强分布及空间功率谱. 采用透镜列阵可降低光束近场畸变的影响并控制靶面焦斑的包络形状; 采用二维光谱色散匀滑技术可明显地消除焦斑内部大反衬度的强度调制, 且该方法在焦斑非常小的情况下也仍然有效. 大量的数值模拟结果表明, 光谱色散匀滑技术应用于尺寸不同的焦斑时, 其效果是有差异的. 对大焦斑而言, 光谱色散匀滑主要抹平其内部细密的条纹, 即消除中高空间频率范围的强度调制; 对小焦斑而言, 光谱色散匀滑主要消除中低空间频率范围的强度调制, 故将影响焦斑的整体包络形状. 本文所得的数值结果对间接驱动实验中激光束匀滑方案的选择和优化具有参考价值.     

高能量效率的大口径多台阶衍射光学元件

在高功率激光装置的束匀滑元件应用中,如何提高焦斑的能量集中度,是系统的一大关键难题,尤其是对于具有台阶相位突变的二元光学元件．本文最近的研究表明,通过抑制高衍射级次的能量损失,多台阶相位板既能提供很好的均匀焦斑,又能集中绝大部分能量于其中．后续的理论分析和实验测试论证了此改进方案,由此获得超过90％能量利用率的匀滑焦斑不再是大口径（〉100mm）多台阶衍射光学元件无法逾越的障碍．