超短脈沖時空畸變測量及補償技術研究.pdf

1、自上世紀60年代激光誕生以來，超短脈沖激光技術一直朝著更短的脈寬和更高的能量（功率）兩個核心方向在不斷地發(fā)展，并在科學研究和社會生產(chǎn)生活的各個領域發(fā)揮著日益重要的作用。近年來，在X產(chǎn)生、電子加速和快點火等應用的驅動下，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導致脈沖前沿畸變，它使得脈沖時間展寬，遠場時空特性變壞，已成為限制聚焦

2、功率密度的進一步提升的首要因素。因此，研究脈沖時空畸變的測量和色差補償技術具有重要意義。
　　本論文立足于前人研究基礎，重點針對超短激光脈沖普遍存在的時空畸變現(xiàn)象的描述與評價方法以及脈沖前沿畸變的測量與補償技術展開研究。具體研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　一、對超短激光脈沖時空畸變的描述及評價方法進行了初步探索。從脈沖前沿的定義出發(fā)，利用統(tǒng)計學平均值和各階矩等相關數(shù)學工具，提出基于時空量相關系數(shù)的脈沖前沿畸變的描述及評價方法，

3、并結合不同的時空畸變現(xiàn)象對該評價方法的特點進行了舉例分析。
　　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測量造成的影響效應。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脈沖前沿畸變測量的影響，通過編制程序FROG相位恢復算法程序并進行數(shù)值模擬，闡釋了GRENOUILLE內(nèi)部的數(shù)據(jù)一致性校驗機制對該效應的抑制作用。
　　三、針對折射透鏡和菲涅爾波帶片，利用幾何光學的方法，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間差(Propagation time difference)與色差的等價關系并給出其解析形式。通過不同色差補償方案的對比，結合大口徑高能短脈沖激光裝置的特點，提出基于菲涅爾波帶片的色差補償方案。
　　四、對菲涅爾波帶片應用于大口徑短脈沖激光系統(tǒng)的色差補償進行初步的理論探索。使用傅里葉光學的分析方法，對菲涅爾波帶片的遠場時間特性進行了理論分析和數(shù)值模擬，給出了入射脈沖為高斯脈沖時的