激光放大傳輸模擬系統(tǒng)中遠場聚焦分辨率提升算法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、高功率激光裝置是慣性約束聚變(ICF)研究中必不可少的驅(qū)動源。由于高功率激光裝置實驗條件苛刻、運行成本高昂,因此,計算機數(shù)值模擬已經(jīng)成為研究高功率激光系統(tǒng)中放大傳輸過程的重要輔助手段,它不僅能夠預測一些重要的物理現(xiàn)象,而且也是高功率激光裝置優(yōu)化設計的重要工具。
  在激光放大傳輸過程的數(shù)值模擬軟件設計工作中,對激光束二維空間取樣時,計算范圍和網(wǎng)格數(shù)量的選取,需要同時兼顧放大和傳輸兩種物理過程的計算效率,通常計算范圍是有限的。以片狀

2、放大器為例,計算范圍超出釹玻璃二維尺寸即可。這樣帶來的后果是,當最終放大傳輸后的高功率激光束通過透鏡遠場聚焦時,計算結(jié)果的空間分辨率明顯不足,只是形成一個尖銳的峰值。所以本文的研究重點就是,在二維計算范圍受限的情況下,探索提升激光遠場聚焦光斑分辨率的計算方法。主要工作如下:
  1.通過擴大激光束計算范圍,將可以提升激光遠場聚焦光斑分辨率。不過,分辨率提升以計算網(wǎng)格數(shù)量擴大為代價,相應地,計算消耗時間也增長?;谟行в嬎惴秶酝?、

3、激光束能量趨于零的物理事實,計算范圍擴大可以通過補零實現(xiàn)。在此前提下,通過推導比較補零前后的遠場聚焦傳輸情況,理論上證明了,能夠利用補零以前的傳輸結(jié)果來重建補零后的高分辨數(shù)據(jù),并給出相應數(shù)學表達式。
  2.根據(jù)理論推導結(jié)論,研究了二維計算范圍和網(wǎng)格數(shù)量受限情況下,提升激光遠場聚焦光斑分辨率的計算方法。首先,以向量標記算法為基礎,對傳輸計算過程中反復調(diào)用的傅里葉變換代碼進行優(yōu)化,設計了分辨率提升的串行算法并編碼實現(xiàn)。其次,采用以共

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