高功率激光驅(qū)動器光束聚焦特性研究.pdf

1、光束聚焦特性是ICF激光系統(tǒng)中備受關(guān)注的問題之一。在高功率固體激光裝置中，多級空間濾波器系統(tǒng)和靶場終端光學系統(tǒng)都存在光束聚焦過程，以往在研究聚焦特性時，主要針對的是焦平面位置的光斑。然而在間接驅(qū)動方式打靶時，激光束穿過靶孔最終輻照在柱腔靶的靶壁上，因此必須同時控制焦平面和焦平面附近離焦位置的光斑特性以滿足實際物理實驗的要求。另外激光裝置運行過程中的熱效應(yīng)和安裝調(diào)試誤差都會使得空間濾波小孔和光束實際焦面存在偏差，使得實際濾波過程可能和預計

2、的二元濾波效果有所不同。
　　建立更全面的光束聚焦過程分析模型，針對焦平面、離焦面位置光斑特性和控制方法進行深入細致的分析，對于提升激光裝置的性能具有重要的指導作用。本論文主要包括以下內(nèi)容:
　　1.完善了光束聚焦過程的數(shù)學模型，提出了“空間角譜+光線追跡”的光束聚焦分析方法;
　　2.根據(jù)上述分析方法，研究了離焦空間濾波器的頻譜響應(yīng)函數(shù)，結(jié)果表明，在離焦距離較小，離焦空間濾波器有軟邊濾波效果;離焦距離較大時，光場在小

3、孔邊緣發(fā)生明顯的衍射，濾波函數(shù)沒有規(guī)律，部分中高頻成分開始增長;離焦距離的臨界值與小孔的尺寸和光場頻譜分布有關(guān)，在典型的小孔參數(shù)和波前畸變條件下，臨界值約為10倍焦深，為高功率激光系統(tǒng)空間濾波器的設(shè)計和調(diào)整提供了參考;
　　3.基于頻譜分析方法，研究了波前畸變PV值對焦斑分裂的影響，結(jié)果表明，波前畸變PV值是導致焦斑增大的主要原因之一，很好的解釋了實驗中三倍頻焦斑分裂現(xiàn)象，得到了波前PV值與焦斑分裂現(xiàn)象之間關(guān)系的基本規(guī)律，為焦斑分

4、裂的控制提供了理論依據(jù);
　　4.基于光束聚焦過程數(shù)學模型，對比分析了焦平面和離焦位置光斑特性與波前畸變的相互關(guān)系，研究了離焦距離對于光斑特性的影響，得到在實測激光波前畸變條件下焦后光斑均勻性優(yōu)于焦前、入孔位置設(shè)在焦后10倍焦深附近有較好的能量注入率和靶壁光斑均勻性的結(jié)果，對間接驅(qū)動靶參數(shù)的設(shè)計具有參考意義;
　　5.基于上述理論分析，探索了基于“模式爬山”算法的AO系統(tǒng)焦面控制方法，研究了AO系統(tǒng)對光斑的控制能力，為未來高