焦斑形态精细化设计及其性能分析

对实现焦斑形态控制的衍射光学器件进行了精细化设计,模拟计算结果表明,可同时满足洞口附近旁瓣光强峰值不超过主瓣平均光强的0.01%,且主瓣顶部不均匀性小于10%。选取不同的采样间隔对比说明了精细化设计相对于传统设计,能真实准确地获得焦斑形态的性能参数。最后,采用功率谱密度(PSD)方法初步分析了器件几何结构与焦斑性能,特别是旁瓣间的对应关系。     

产生旁瓣的激光波前功率谱密度与焦斑性能分析

讨论了在放置与不放置焦斑形态控制器件KPP的两种情况下,采用功率谱密度模拟分析有旁瓣焦斑的激光束波前分布的特点,并由此探讨高功率激光驱动器在无旁瓣的聚焦情形下,对入射到打靶透镜的激光束波前畸变量的控制要求。     

产生旁瓣的激光波前功率谱密度与焦斑性能分析

 讨论了在放置与不放置焦斑形态控制器件KPP的两种情况下,采用功率谱密度模拟分析有旁瓣焦斑的激光束波前分布的特点,并由此探讨高功率激光驱动器在无旁瓣的聚焦情形下,对入射到打靶透镜的激光束波前畸变量的控制要求。     

产生旁瓣的激光波前功率谱密度与焦斑性能分析

讨论了在放置与不放置焦斑形态控制器件 KPP的两种情况下 ,采用功率谱密度模拟分析有旁瓣焦斑的激光束波前分布的特点 ,并由此探讨高功率激光驱动器在无旁瓣的聚焦情形下 ,对入射到打靶透镜的激光束波前畸变量的控制要求。     

基于焦斑空间频率全域优化的偏振匀滑设计

偏振匀滑是利用光束偏振特性降低焦斑对比度的一种技术,它最大可降低焦斑对比度为原来的1/√2. 焦斑的频谱分析显示,传统楔形晶体的偏振匀滑对焦斑对比度的改善只集中在某些特定的空间频率,本文因此提出了一种可全域降低焦斑空间频率的偏振匀滑方法,它采用单轴晶体对入射光的角度不同而产生的相移不同的方法,实现激光两种正交偏振态在靶点的分离. 理论分析和数值模拟表明,新方法可以实现焦斑空间频率中高频段的全频域降低,焦斑对比度也可同时达到1/√2的最大程度的改善. 分析了连续相位板作为新方法引入激光入射角分布不同的条件,确定了刻蚀连续相位板面形的晶体同时实现焦斑整形和偏振匀滑的边界条件. 关键词： 偏振匀滑 焦斑功率谱 响应函数 焦斑整形     

He-Ne激光束的焦斑形态控制

 用一块37/55单元变形反射镜和一台S-H传感器为基础建立了一套实验装置, 结合光波衍射理论和波面相差理论, 成功地将圆形高斯分布的He-Ne激光束变换为均匀强度分布的方形焦斑。对光学系统产生均匀强度分布的限制因素进行了讨论。     

He-Ne激光束的焦斑形态控制

用一块37/55单元变形反射镜和一台S-H传感器为基础建立了一套实验装置, 结合光波衍射理论和波面相差理论, 成功地将圆形高斯分布的He-Ne激光束变换为均匀强度分布的方形焦斑。对光学系统产生均匀强度分布的限制因素进行了讨论。     

方形单元衍射光学阵列器件实现近圆形均匀焦斑

本文以方形激光输入、圆形均匀焦斑输出为例,分析比较了整体式和阵列式衍射光学器件获取圆形均匀焦斑的能力.通过在阵列式器件方形单元间附加线性相移来改变各子焦斑的相互位置、重叠区域,从而逼近于一定直径的近圆形均匀焦斑.该方法将二维问题转化为一维,减少计算量.采用基于爬山法与模拟退火法相结合的混合算法设计相位分布.结果表明了该方法的有效性,并具有获得任意形状均匀焦斑的灵活性。     

用于ICF 焦斑形态控制的能动反射镜拟合波面能力研究

用能随时改变镜面面形的能动反射镜控制并产生适于各种需要的焦斑形态。由于对焦斑形态的控制取决于能动反射镜对激光波前的拟合能力, 通过计算机仿真, 对能动反射镜在不同驱动器数量和排布方式时拟合给定波面(由几何变换法给出) 的能力进行了研究。计算结果表明, 采用自适应光学技术能在焦面上形成ICF 实验所需要的光斑形态。     

用于ICF 焦斑形态控制的能动反射镜拟合波面能力研究

 用能随时改变镜面面形的能动反射镜控制并产生适于各种需要的焦斑形态。由于对焦斑形态的控制取决于能动反射镜对激光波前的拟合能力, 通过计算机仿真, 对能动反射镜在不同驱动器数量和排布方式时拟合给定波面(由几何变换法给出) 的能力进行了研究。计算结果表明, 采用自适应光学技术能在焦面上形成ICF 实验所需要的光斑形态。     

色分离光栅对输入波前畸变宽容度的研究

采用频域分段的方法,对强激光系统的波前畸变进行了理论分析;使用随机相位屏构建低频畸变波前模型,并提出采用迭代算法构建中高频畸变波前模型。使用构建的畸变波前模型作为输入,通过模拟计算,给出了色分离光栅对输入波前畸变宽容度的初步规律。     

聚光器聚焦光斑能流密度分布的测量与分析

采用基于CCD相机和朗伯靶的间接测量方法,对旋转抛物面聚光器焦平面和多个离焦面的能流密度分布进行了测量。研究了系统的标定方法,并对每个面内的光斑特性进行分析。结果表明：通过对各个接收面光斑特性的比较,可以判断聚光器真实焦点的位置;随着接收面离焦量的增大,光斑直径变大,能流密度峰值减小,形状越来越不规则。这项研究为聚光系统的热利用和接收器的设计提供了依据。     

高数值孔径聚焦三维光链的研究

通过设计衍射光学元件对入射矢量光进行调制，在高数值孔径聚焦系统焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链.并针对不同的入射矢量偏振、聚焦透镜的数值孔径以及衍射光学元件结构，对光链性能的影响分别进行了系统的分析，实现对该独特光俘获结构的可控性研究. 关键词： 衍射光学元件 矢量光 光镊     

光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响

模拟分析了光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响。光谱色散匀滑技术的使用提高了衍射光学器件的抗波前畸变能力,降低了对加工精度的高要求。光谱色散匀滑技术与衍射光学器件的联用有望满足惯性约束聚变对束匀滑性能的高要求。     

色分离光栅对输入波前畸变宽容度的研究

 采用频域分段的方法，对强激光系统的波前畸变进行了理论分析；使用随机相位屏构建低频畸变波前模型，并提出采用迭代算法构建中高频畸变波前模型。使用构建的畸变波前模型作为输入，通过模拟计算，给出了色分离光栅对输入波前畸变宽容度的初步规律。     

大口径衍射光学束匀滑器件的研制

采用爬山－模拟退火混合优化算法,选取合适的权重因子,改善了衍射光学束匀滑器件的设计性能,其顶部不均匀性小于1%,能量利用率优于95%。采用旋转镂空掩模板,加工出Φ 180的束匀滑器件,并进行了实验研究,获得了较好的束匀滑光强包络。为获得真实的束匀滑分布、改善顶部均匀性、提高抗波前畸变宽容度,选取特定的焦面采样间隔进行了精细化设计。     

菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计

采用精细化设计方法,进行了菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布。优化得到的束匀滑器件的位相深度小于π,易于后续加工。     

大口径衍射光学束匀滑器件的研制

 采用爬山－模拟退火混合优化算法,选取合适的权重因子,改善了衍射光学束匀滑器件的设计性能,其顶部不均匀性小于1%,能量利用率优于95%。采用旋转镂空掩模板,加工出Φ 180的束匀滑器件,并进行了实验研究,获得了较好的束匀滑光强包络。为获得真实的束匀滑分布、改善顶部均匀性、提高抗波前畸变宽容度,选取特定的焦面采样间隔进行了精细化设计。