[實用新型]慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應的徑向光束勻滑裝置

有效

• 申請號: 201520907538.0
• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN205139479U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 張彬;鐘哲強;侯鵬程
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本實用新型涉及一種激光驅動慣性約束聚變裝置中光束勻滑技術，具體涉及一種慣性 約束聚變(ICF)裝置中基于光克爾效應的徑向光束勻滑裝置。

背景技術

在激光驅動慣性約束聚變(ICF)裝置中，由于物理實驗要求高功率激光裝置可精密控 制靶面光場分布，因而廣泛采用了各種空域光束勻滑技術和時域光束勻滑技術，以在ICF 裝置中實現對激光光束遠場焦斑均勻性的控制，亦即改善其對靶面輻照的均勻性。在已有 的空域光束勻滑技術中，常采用連續相位板(ContinuousPhasePlate，CPP)來控制激光光 束遠場焦斑輪廓，但由于激光光束內部子光束間的相干疊加，其遠場焦斑內部存在散斑結 構；這一類散斑結構會導致激光束與靶丸相互作用過程中各種參量不穩定性效應的產生， 從而降低激光束對靶丸的壓縮對稱性，因而需要采用時域光束勻滑技術以抑制散斑的存 在，減小各種參量不穩定性效應的危害。現有的時域光束勻滑技術主要包括誘導空間非相 干束勻滑、光學空間平滑、偏振勻滑和光譜角色散勻滑等技術。

所述誘導空間非相干束勻滑技術是利用寬帶激光源來輻照遠場，能獲得極好的焦斑均 勻性，但它只能適用于氣體準分子激光器作為激光源，而且需要使氣體準分子激光器運行 在小能量下，以避免激光束在放大器中傳輸時產生非線性光學畸變。

所述光學空間平滑技術是利用光學色散元件將寬帶光源的時間非相干轉化為空間非相 干，使得大量相互獨立的干涉散斑同時疊加在靶面上，以獲得均勻的遠場光強分布。這種 減小前端光源相干性的方法可抑制激光束在遠場的高頻空間調制的產生，然而會對激光的 脈沖時間波形產生破壞，影響激光束的傳輸與放大特性。

所述偏振勻滑技術是利用雙折射光楔、偏振旋轉扳等光學元件改變光束截面內的偏振 態，實現光束內部子光束的消相干疊加，以減小遠場焦斑對比度。這一方法的優點是能瞬 時實現對焦斑的勻滑，對于提高靶面輻照初期的遠場焦斑均勻性富有成效，但雙折射光楔 主要用于單一光束的勻滑，并且會受到受激拉曼散射帶來的損傷，而偏振旋轉扳的缺點則 是僅當多光束疊加時才有勻滑效果。

所述光譜角色散(SmoothingbySpectralDispersion，SSD)勻滑技術是通過對激光光束 進行時間相位調制和利用光柵進行光譜角色散，實現激光束遠場散斑的掃動，從而在等離 子體熱勻滑時間內提高遠場焦斑均勻性。目前，一維SSD(1D-SSD)的缺點是僅能實現激 光光束遠場散斑在光柵色散方向，即x方向或y方向的掃動，導致其遠場焦斑內部出現沿 光柵色散方向的條紋狀的光強調制，因而又提出了二維SSD勻滑技術，同時實現了激光束 在x方向和y方向兩個正交方向的光束勻滑；但由于二維SSD中激光束在遠場存在不可避 免的相干現象，進而又提出了三方向SSD勻滑技術，該勻滑技術通過使近場激光束的頻率 趨于無規，進一步提高了靶面輻照均勻性。然而，三方向SSD勻滑技術存在光路結構復雜、 調節困難等缺點。

發明內容

本實用新型的目的正是為了克服現有技術中所存在的缺陷和不足，提供一種慣性約束 聚變裝置中基于光克爾效應的徑向光束勻滑(RadialSmoothing，RS)新裝置，所述徑向光 束勻滑裝置是加入在慣性約束聚變裝置光傳輸鏈中的預放大系統和主放大系統之間，該徑 向光束勻滑裝置的加入，能夠實現光傳輸鏈中激光光束遠場焦斑在徑向方向上的勻滑，從 而在較短的積分時間內實現激光光束遠場輻照的均勻性，亦即改善其靶面輻照的均勻性。

本實用新型提出的慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應的徑向光束勻滑裝置，可用于 直接驅動和間接驅動慣性約束聚變裝置，以改善對靶面輻照的均勻性。

為實現上述目的，本實用新型采用由以下技術措施構成的技術方案來實現的。