超短脈沖時(shí)空畸變測量及補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、自上世紀(jì)60年代激光誕生以來，超短脈沖激光技術(shù)一直朝著更短的脈寬和更高的能量（功率）兩個(gè)核心方向在不斷地發(fā)展，并在科學(xué)研究和社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。近年來，在X產(chǎn)生、電子加速和快點(diǎn)火等應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下，世界各國相繼建成了一系列大口徑高能短脈沖激光裝置，如PATAL、PHELIX和OMEGA-EP等。研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些裝置中，空間濾波器的折射透鏡色差會(huì)導(dǎo)致脈沖前沿畸變，它使得脈沖時(shí)間展寬，遠(yuǎn)場時(shí)空特性變壞，已成為限制聚焦

2、功率密度的進(jìn)一步提升的首要因素。因此，研究脈沖時(shí)空畸變的測量和色差補(bǔ)償技術(shù)具有重要意義。
　　本論文立足于前人研究基礎(chǔ)，重點(diǎn)針對(duì)超短激光脈沖普遍存在的時(shí)空畸變現(xiàn)象的描述與評(píng)價(jià)方法以及脈沖前沿畸變的測量與補(bǔ)償技術(shù)展開研究。具體研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　一、對(duì)超短激光脈沖時(shí)空畸變的描述及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了初步探索。從脈沖前沿的定義出發(fā)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)平均值和各階矩等相關(guān)數(shù)學(xué)工具，提出基于時(shí)空量相關(guān)系數(shù)的脈沖前沿畸變的描述及評(píng)價(jià)方法，

3、并結(jié)合不同的時(shí)空畸變現(xiàn)象對(duì)該評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)進(jìn)行了舉例分析。
　　二、從GRENOUILLE的測量原理出發(fā)，提出不均勻光束空間輪廓可能對(duì)測量造成的影響效應(yīng)。并從空間x、y二維方向上分別分析研究了不均勻的光束空間輪廓對(duì)脈沖前沿畸變測量的影響，通過編制程序FROG相位恢復(fù)算法程序并進(jìn)行數(shù)值模擬，闡釋了GRENOUILLE內(nèi)部的數(shù)據(jù)一致性校驗(yàn)機(jī)制對(duì)該效應(yīng)的抑制作用。
　　三、針對(duì)折射透鏡和菲涅爾波帶片，利用幾何光學(xué)的方法，分析了色差

4、造成的脈沖前沿畸變，說明了波前和脈沖前沿間的傳播時(shí)間差(Propagation time difference)與色差的等價(jià)關(guān)系并給出其解析形式。通過不同色差補(bǔ)償方案的對(duì)比，結(jié)合大口徑高能短脈沖激光裝置的特點(diǎn)，提出基于菲涅爾波帶片的色差補(bǔ)償方案。
　　四、對(duì)菲涅爾波帶片應(yīng)用于大口徑短脈沖激光系統(tǒng)的色差補(bǔ)償進(jìn)行初步的理論探索。使用傅里葉光學(xué)的分析方法，對(duì)菲涅爾波帶片的遠(yuǎn)場時(shí)間特性進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬，給出了入射脈沖為高斯脈沖時(shí)的