[發明專利]對靶面光強分布進行勻滑的方法及其裝置

在審

• 申請號: 201710175131.7
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106908956A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 鄭天然;張穎;耿遠超;黃晚晴;劉蘭琴;孫喜博;王文義;李平;張銳;粟敬欽
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 鄭健

技術領域

本發明涉及一種在激光束進行勻滑的方法。更具體地說，本發明涉及一種用在激光束勻滑情況下，通過構建光強與位相分布對靶面光強分布進行勻滑的方法及其裝置。

背景技術

在激光慣性約束聚變(ICF)實驗中，直接驅動為了有效抑制高溫等離子體的瑞利-泰勒不穩定性，間接驅動為了降低激光與等離子體相互作用(LPI)過程中的受激布里淵散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)，各種激光靶面光強整形和束勻滑技術應運而生。近年來的主流技術為連續相位板(CPP)技術和光譜色散勻滑(SSD)技術。

CPP的主要功能是針對物理實驗的需求，改變靶面光強分布的輪廓，但CPP使靶面輪廓內部出現了大量的高頻調制，即散斑。例如專利名稱為一種用于靶點焦斑整形和光束勻滑的激光光路，其通過相位板和透鏡的運用，使得聚焦在靶面上的焦斑輪廓能得到整形和勻滑，但其缺點在于，其聚集后的焦班為多個，形成前面所述的散斑。

SSD技術是使散斑在靶面上隨時間快速移動，使得靶面光強經過一定時間積分后是勻滑的。由于SSD勻滑需要一定積分時間，當散斑的移動速度小于激光等離子體相互作用的特征速度時，就無法的抑制激光與等離子體作用過程中的不穩定性，因此需要尋求瞬時的靶面光強勻滑方法。

故如若需要在靶面的預定輪廓分布之內形成一個勻滑的焦斑，目前的技術均無法達到要求。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種束勻滑方法，通過調制主激光的光強分布和位相分布，在靶面上獲得一個均勻的焦斑靶面光強分布，以滿足實際的需要，具有更好的適應性和穩定性。

本發明還有一個目的在于提供一種對靶面光強分布進行勻滑的裝置，其與現有技術相比，大幅降低了靶面光場分布的對比度與不均勻度，并且不依賴于時域勻滑技術，可獲得具有不同幾何輪廓的靶面均勻光場。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種對靶面光強分布進行勻滑的方法，包括：

通過光強調制器及連續相位板對經透鏡出射在靶面上的激光束，進行光強分布勻滑調整，以在靶面上構成整塊的勻滑焦斑分布。

優選的是，其中，所述光強調制器的調制參數獲取包括以下步驟:

預設靶面上勻滑調整后的光強分布I_{t arg et}(x_f,y_f)，其中x_f、y_f分別為靶面的橫、縱坐標；

經激光器發射的激光束的光強分布為I₀(x,y)，其中x、y分別為激光束截面的橫、縱坐標；

對靶面的位相分布進行設計，以使得經透鏡聚焦后的靶面光強分布輪廓等于激光束的輪廓，可得到靶面電場以及經過聚焦透鏡后的電場E_obj(x,y)＝F[E_{t arg et}(x_f,y_f)]，其中F為傅里葉變換；

通過公式計算電場E_obj(x,y)中的光強分布，其中*表示共軛；

設置激光束到靶面構成的光路中光強調制器的調制參數為I_obj(x,y)，進而使激光束的光強分布等于I_obj(x,y)。

優選的是，其中，所述相位板的面形獲得包括：

通過公式計算電場E_obj(x,y)中的位相分布，并基于計算結果制作對應面形的連續相位板；

將所述連續相位板插入到光路中靠近光強調制器的一側，使激光束的位相分布等于此時激光束經聚焦透鏡聚焦后在靶面光場分布恰好等于I_{t arg et}(x_f,y_f)。

本發明的目的還可以通過一種對靶面光強分布進行勻滑的裝置以得到，包括：

靶面；

用于產生出射至靶面激光束光路的激光器；

用于調整激光束出射后的光強分布的光強調制器；

對光強分布調整后的激光束進行位相分布調整的連續相位板；

對位相分布調整后的激光束聚焦至靶面的透鏡。

本發明至少包括以下有益效果：本發明通過提供一種束勻滑方法，通過調制主激光的光強分布和位相分布，在靶面上獲得一個均勻的焦斑靶面光強分布，以滿足實際的需要，具有更好的適應性和穩定性。