搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

采用透镜列阵与光谱色散改善三倍频小焦斑辐照均匀性

江秀娟 李菁辉 李华刚 周申蕾 李扬 林尊琪

引用本文:
Citation:

采用透镜列阵与光谱色散改善三倍频小焦斑辐照均匀性

江秀娟, 李菁辉, 李华刚, 周申蕾, 李扬, 林尊琪

Smoothing of small on-target spots produced by frequency-tripled beams using lens array and spectral dispersion

Jiang Xiu-Juan, Li Jing-Hui, Li Hua-Gang, Zhou Shen-Lei, Li Yang, Lin Zun-Qi
PDF
导出引用
  • 通过数值模拟研究了高功率激光驱动器的光束均匀辐照情况, 分析了三倍频激光辐照下小焦斑的光强分布及空间功率谱. 采用透镜列阵可降低光束近场畸变的影响并控制靶面焦斑的包络形状; 采用二维光谱色散匀滑技术可明显地消除焦斑内部大反衬度的强度调制, 且该方法在焦斑非常小的情况下也仍然有效. 大量的数值模拟结果表明, 光谱色散匀滑技术应用于尺寸不同的焦斑时, 其效果是有差异的. 对大焦斑而言, 光谱色散匀滑主要抹平其内部细密的条纹, 即消除中高空间频率范围的强度调制; 对小焦斑而言, 光谱色散匀滑主要消除中低空间频率范围的强度调制, 故将影响焦斑的整体包络形状. 本文所得的数值结果对间接驱动实验中激光束匀滑方案的选择和优化具有参考价值.
    The performances of the smoothing of small target spots with a lens array (LA) and two-dimensional smoothing by spectral dispersion (2D SSD) in frequency-tripled high-power laser driver are numerically studied. Intensity distributions and spatial power spectra of the spots are analyzed. Simulative results show that LA can reduce the near-field nonuniformity of the beam and control the envelope of on-target intensity distribution. The 2D SSD has obvious effects in eliminating high-contrast intensity modulation, even in the case that the spots are very small. The results indicate that SSD mainly smoothes the intensity modulation at low-to-middle spatial frequency for small spots, and this would lead to the modifying of the spot profile, while for large spots, SSD sweeps the fine speckle structure to reduce nonuniformity at middle-to-high frequency. These results are valuable for choosing the suitable beam smoothing method in indirect-drive experiment.
    • 基金项目: 中国科学院高功率激光物理重点实验室开放基金(批准号: SG-001103)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Open Fund of Key Laboratory for High Power Laser Physics of Chinese Academy of Sciences (CAS) (Grant No. SG-001103).
    [1]

    Skupsky S, Lee K 1983 J. Appl. Phys. 54 3662

    [2]

    Jiang S E, Zhang B H, Liu S Y, Yang J M, Sun K X, Huang T X, Ding Y K, Zheng Z J 2007 Scientia Sinica G 37 502 (in Chinese) [江少恩, 张保汉, 刘慎业, 杨家敏, 孙可煦, 黄天晅, 丁永坤, 郑志坚 2007 中国科学G辑 37 502]

    [3]

    Lin Y, Kessler T J, Lawrence G N 1995 Opt. Lett. 20 764

    [4]

    Liu Q, Wu R, Zhang X B, Li Y P, Tian Y C 2008 Chinese J. Lasers 35 1165 (in Chinese) [刘强, 邬融, 张晓波, 李永平, 田杨超 2008 中国激光 35 1165]

    [5]

    Lin Y, Kessler T J, Lawrence G N 1996 Opt. Lett. 21 1703

    [6]

    Tan Q F, Yan Y B, Jin G F, Wu M X 2001 Optics and Lasers in Engineering 35 165

    [7]

    Deng X, Liang X, Chen Z, Yu W, Ma R 1986 Appl. Opt. 25 377

    [8]

    Skupsky S, Short R W, Kessler T, Craxton R S, Letzring S, Soures J M 1989 J. Appl. Phys. 66 3456

    [9]

    Skupsky S, Craxton R S 1999 Phys. Plasmas 6 2157

    [10]

    Miyaji G, Miyanaga N, Urushihara S, Suzuki K, Matsuoka S, Nakatsuka M 2002 Opt. Lett. 27 725

    [11]

    Regan S P, Marozas J A, Craxton R S, Kelly J H, Donaldson W R. Jaanimagi P A, Jacobs-Perkins D, Keck R L, Kessler T J, Meyerhofer D D, Sangster T C, Seka W, Smalyuk V A, Skupsky S, Zuegel J D 2005 J. Opt. Soc. Am. B 22 9982

    [12]

    Haynam C A, Wegner P J, Auerbach J M, Bowers M W, Dixit S N, Erbert G V, Heestand G M, Henesian M A, Hermann M R, Jancaitis K S, Manes K R, Marshall C D, Mehta N C, Menapace J, Moses E, Murray J R, Nostrand M C, Orth C D, Patterson R, Sacks R A, Shaw M J, Spaeth M, Sutton S B, Williams W H, Widmayer C C, White R K, Yang S T, VanWonterghem B M 2007 Appl. Opt. 46 3276

    [13]

    Zhou S, Zhu J, Li X, Lin Z, Dai Y 2006 Chinese J. Lasers 33 321 (in Chinese) [周申蕾, 朱俭, 李学春, 林尊琪, 戴亚平 2006 中国激光 33 321]

    [14]

    Cheng W Y, Zhang X M, Su J Q, Zhao S Z, Li P, Dong J, Zhou L D 2009 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11 015709

    [15]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q, Zhu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 5824 (in Chinese) [江秀娟, 周申蕾, 林尊琪, 朱俭 2006 物理学报 55 5824]

    [16]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q 2007 J. Appl. Phys. 101 023109

    [17]

    Li J H, Zhang H J, Zhou S L, Feng W, Zhu J, and Lin Z Q 2010 Acta Optica Sinica 30 827 (in Chinese) [李菁辉, 张琥杰, 周申蕾, 冯伟, 朱俭, 林尊琪 2010 光学学报 30 827]

    [18]

    Zhang B, Lv B D, Xiao J 1998 Acta Phys. Sin. 47 1998 (in Chinese) [张彬, 吕百达, 肖峻 1998 物理学报 47 1998]

    [19]

    Zhang R, Su J Q, Wang J J, Liu L Q, Li P, Jing F, Zhang X M, Xu L X, Ming H 2011 Appl. Opt. 50 687

    [20]

    Lehmberg R H, Rothenberg E 2000 J. Appl. Phys. 87 1012

    [21]

    Siegman A E 1986 Lasers 1st ed. (California: University Science Books) p630

    [22]

    Goodman J W 1968 Introduction to Fourier Optics 1st ed. (San Francisco: Mcgraw-hill Book Company) p83

    [23]

    Nishi N, Jitsuno T, Nakatsuka M, Nakai S 1998 Opt. Rev. 5 285

  • [1]

    Skupsky S, Lee K 1983 J. Appl. Phys. 54 3662

    [2]

    Jiang S E, Zhang B H, Liu S Y, Yang J M, Sun K X, Huang T X, Ding Y K, Zheng Z J 2007 Scientia Sinica G 37 502 (in Chinese) [江少恩, 张保汉, 刘慎业, 杨家敏, 孙可煦, 黄天晅, 丁永坤, 郑志坚 2007 中国科学G辑 37 502]

    [3]

    Lin Y, Kessler T J, Lawrence G N 1995 Opt. Lett. 20 764

    [4]

    Liu Q, Wu R, Zhang X B, Li Y P, Tian Y C 2008 Chinese J. Lasers 35 1165 (in Chinese) [刘强, 邬融, 张晓波, 李永平, 田杨超 2008 中国激光 35 1165]

    [5]

    Lin Y, Kessler T J, Lawrence G N 1996 Opt. Lett. 21 1703

    [6]

    Tan Q F, Yan Y B, Jin G F, Wu M X 2001 Optics and Lasers in Engineering 35 165

    [7]

    Deng X, Liang X, Chen Z, Yu W, Ma R 1986 Appl. Opt. 25 377

    [8]

    Skupsky S, Short R W, Kessler T, Craxton R S, Letzring S, Soures J M 1989 J. Appl. Phys. 66 3456

    [9]

    Skupsky S, Craxton R S 1999 Phys. Plasmas 6 2157

    [10]

    Miyaji G, Miyanaga N, Urushihara S, Suzuki K, Matsuoka S, Nakatsuka M 2002 Opt. Lett. 27 725

    [11]

    Regan S P, Marozas J A, Craxton R S, Kelly J H, Donaldson W R. Jaanimagi P A, Jacobs-Perkins D, Keck R L, Kessler T J, Meyerhofer D D, Sangster T C, Seka W, Smalyuk V A, Skupsky S, Zuegel J D 2005 J. Opt. Soc. Am. B 22 9982

    [12]

    Haynam C A, Wegner P J, Auerbach J M, Bowers M W, Dixit S N, Erbert G V, Heestand G M, Henesian M A, Hermann M R, Jancaitis K S, Manes K R, Marshall C D, Mehta N C, Menapace J, Moses E, Murray J R, Nostrand M C, Orth C D, Patterson R, Sacks R A, Shaw M J, Spaeth M, Sutton S B, Williams W H, Widmayer C C, White R K, Yang S T, VanWonterghem B M 2007 Appl. Opt. 46 3276

    [13]

    Zhou S, Zhu J, Li X, Lin Z, Dai Y 2006 Chinese J. Lasers 33 321 (in Chinese) [周申蕾, 朱俭, 李学春, 林尊琪, 戴亚平 2006 中国激光 33 321]

    [14]

    Cheng W Y, Zhang X M, Su J Q, Zhao S Z, Li P, Dong J, Zhou L D 2009 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11 015709

    [15]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q, Zhu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 5824 (in Chinese) [江秀娟, 周申蕾, 林尊琪, 朱俭 2006 物理学报 55 5824]

    [16]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q 2007 J. Appl. Phys. 101 023109

    [17]

    Li J H, Zhang H J, Zhou S L, Feng W, Zhu J, and Lin Z Q 2010 Acta Optica Sinica 30 827 (in Chinese) [李菁辉, 张琥杰, 周申蕾, 冯伟, 朱俭, 林尊琪 2010 光学学报 30 827]

    [18]

    Zhang B, Lv B D, Xiao J 1998 Acta Phys. Sin. 47 1998 (in Chinese) [张彬, 吕百达, 肖峻 1998 物理学报 47 1998]

    [19]

    Zhang R, Su J Q, Wang J J, Liu L Q, Li P, Jing F, Zhang X M, Xu L X, Ming H 2011 Appl. Opt. 50 687

    [20]

    Lehmberg R H, Rothenberg E 2000 J. Appl. Phys. 87 1012

    [21]

    Siegman A E 1986 Lasers 1st ed. (California: University Science Books) p630

    [22]

    Goodman J W 1968 Introduction to Fourier Optics 1st ed. (San Francisco: Mcgraw-hill Book Company) p83

    [23]

    Nishi N, Jitsuno T, Nakatsuka M, Nakai S 1998 Opt. Rev. 5 285

  • [1] 高妍琦, 赵晓晖, 贾果, 李福建, 崔勇, 饶大幸, 季来林, 刘栋, 冯伟, 黄秀光, 马伟新, 隋展. 基于低相干光的阵列透镜束匀滑技术研究. 物理学报, 2019, 68(7): 075201. doi: 10.7498/aps.68.20182138
    [2] 严雄伟, 王振国, 蒋新颖, 郑建刚, 李敏, 荆玉峰. 基于微透镜阵列匀束的激光二极管面阵抽运耦合系统分析. 物理学报, 2018, 67(18): 184201. doi: 10.7498/aps.67.20172473
    [3] 李福建, 高妍琦, 赵晓晖, 季来林, 王伟, 黄秀光, 马伟新, 隋展, 裴文兵. 诱导空间非相干束匀滑技术的近区特性及改善技术. 物理学报, 2018, 67(17): 175201. doi: 10.7498/aps.67.20180533
    [4] 李宏勋, 张锐, 朱娜, 田小程, 许党朋, 周丹丹, 宗兆玉, 范孟秋, 谢亮华, 郑天然, 李钊历. 基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照. 物理学报, 2017, 66(10): 105202. doi: 10.7498/aps.66.105202
    [5] 余波, 丁永坤, 蒋炜, 黄天晅, 陈伯伦, 蒲昱东, 晏骥, 陈忠靖, 张兴, 杨家敏, 江少恩, 郑坚. 神光III主机极向驱动靶丸表面辐照均匀性. 物理学报, 2017, 66(14): 145202. doi: 10.7498/aps.66.145202
    [6] 江秀娟, 唐一凡, 王利, 李菁辉, 王博, 项颖. 考虑钕玻璃放大器增益特性的光谱色散匀滑系统性能研究. 物理学报, 2017, 66(12): 124204. doi: 10.7498/aps.66.124204
    [7] 王健, 侯鹏程, 张彬. 基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案. 物理学报, 2016, 65(20): 204201. doi: 10.7498/aps.65.204201
    [8] 邓学伟, 周维, 袁强, 代万俊, 胡东霞, 朱启华, 景峰. 甚多束激光直接驱动靶面辐照均匀性研究. 物理学报, 2015, 64(19): 195203. doi: 10.7498/aps.64.195203
    [9] 江秀娟, 李菁辉, 朱俭, 林尊琪. 基于简单透镜列阵的可调焦激光均匀辐照光学系统研究. 物理学报, 2015, 64(5): 054201. doi: 10.7498/aps.64.054201
    [10] 钟哲强, 周冰洁, 叶荣, 张彬. 多频多色光谱角色散束匀滑新方案. 物理学报, 2014, 63(3): 035201. doi: 10.7498/aps.63.035201
    [11] 刘兰琴, 张颖, 耿远超, 王文义, 朱启华, 景峰, 魏晓峰, 黄晚晴. 小宽带光谱色散匀滑光束传输特性研究. 物理学报, 2014, 63(16): 164201. doi: 10.7498/aps.63.164201
    [12] 张锐, 李平, 粟敬钦, 王建军, 李海, 耿远超, 梁樾, 赵润昌, 董军, 卢宗贵, 周丽丹, 刘兰琴, 林宏奂, 许党朋, 邓颖, 朱娜, 景峰, 隋展, 张小民. 采用光谱色散平滑和连续相位板实现靶面均匀辐照的实验研究. 物理学报, 2012, 61(5): 054204. doi: 10.7498/aps.61.054204
    [13] 郑建洲, 于清旭, 关寿华, 董斌, 曹晓君, 芦永军, 吴云峰. 利用部分相干光和同心角偏差透镜列阵实现二维靶面均匀辐照. 物理学报, 2012, 61(15): 154205. doi: 10.7498/aps.61.154205
    [14] 邹文康, 陈林, 周良骥, 王勐, 杨礼兵, 谢卫平, 邓建军. Z箍缩驱动器与丝阵负载耦合特性研究. 物理学报, 2011, 60(11): 115204. doi: 10.7498/aps.60.115204
    [15] 张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 丁磊, 唐军, 刘华, 景峰, 张小民. 基于波导相位调制器的光谱色散平滑技术实验研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6290-6298. doi: 10.7498/aps.59.6290
    [16] 姚欣, 高福华, 高博, 张怡霄, 黄利新, 郭永康, 林祥棣. 惯性约束聚变驱动器终端束匀滑器件前置时频率转换系统优化研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4598-4604. doi: 10.7498/aps.58.4598
    [17] 姚欣, 高福华, 张怡霄, 温圣林, 郭永康, 林祥棣. 激光惯性约束聚变驱动器终端光学系统中束匀滑器件前置的条件研究. 物理学报, 2009, 58(5): 3130-3134. doi: 10.7498/aps.58.3130
    [18] 程文雍, 张小民, 粟敬钦, 赵圣之, 董军, 李平, 周丽丹. 利用运动光束抑制高功率激光小尺度自聚焦. 物理学报, 2009, 58(10): 7012-7016. doi: 10.7498/aps.58.7012
    [19] 李平, 粟敬钦, 马驰, 张锐, 景峰. 光谱色散匀滑对焦斑光强频谱的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6210-6215. doi: 10.7498/aps.58.6210
    [20] 江秀娟, 周申蕾, 林尊琪, 朱 俭. 利用消衍射透镜列阵及光谱色散平滑实现焦斑均匀辐照. 物理学报, 2006, 55(11): 5824-5828. doi: 10.7498/aps.55.5824
计量
  • 文章访问数:  6159
  • PDF下载量:  573
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-22
  • 修回日期:  2011-09-14
  • 刊出日期:  2012-06-05

/

返回文章
返回