包含波面校正的四程放大系统的准直问题研究-论文.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．5(2013)055201包含波面校正的四程放大系统的准直问题研究串王宇煜)高妍琦2)干朱海-Z~I)卢兴华)张军勇)郭亚晶)惠宏超)朱宝强)1)(中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海201800)2)(中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所，上海201800)(2012年9月21臼收到；2012年10月8日收到修改稿)为了解决高功率激光系统中，尤其是多程放大系统中波前畸变校正和光路准直之间的相互干扰问题，针对包含自适应光学系统的四程放大系统，利用菲涅耳衍射积分理

2、论，建立了310mmx310mm大口径光束的四程传输模型，采用坐标扩展变换的方法解决了传统计算中同时需求近、远场高分辨率带来的计算量过大问题；基于此模型，比较了质心法、圆拟合法和纯相位匹配滤波等三种图像处理算法对存在波面差的光束的远场中心的处理精度；分析了波面校正对焦斑位置的影响；本文内容为四程放大系统准直调整方案的优化提供了重要依据．关键词：光束准直，坐标扩展变换，自适应光学，四程放大PACS：52．57．一Z，42．60．一42．30．Kq，42．30．VaDOI：10．7498／aps．62．055201机相位屏来产生各光学元件所引入的低

3、频相位噪1引言声[3J．采用坐标扩展变换的方法[4]，在近场分辨率不大于200的情况下，得到了远场8岬的分为了满足打靶的需要，用于惯性约束聚变辨率，确保光束经过空间滤波器后振幅和相位不失(ICF)的高功率激光系统对光束的可聚焦能力和真．比较了质心法、圆拟合法[5】和纯相位匹配滤焦斑的空间位置提出了很高的要求．波前畸变的波(POF)[6】等三种算法的中心定位精度，对于四程存在不仅会降低光束的可聚焦能力，同时也会严重放大系统远场光斑不规则的情况，质心法有着更高改变焦斑的空间分布，进而严重影响光路准直的精的定位精度，且更能反映形心．通过对变形镜【7j

4、的度，降低远场穿孔精度，恶化光束近场质量，限制驱建模，最后得到了AO校正前后的空间滤波器4个动器整体性能提升．光束的波前畸变主要是由透、d,TL处的远场光斑，发现在AO校正之前对光束进反元件引入的位相噪声所决定，在频域空间中，可行预准直是非常有必要的，不然光束容易发生卡TL；将其分为高频噪声和低频噪声，高频噪声衍射过于预准直和AO校正之后，如果光斑中心偏移超过小强烈，随着传输距离的增加衰减很快；而低频噪声孔直径的l％，需要再次对远场进行准直补偿，按照具有较大的菲涅耳数，衍射效应弱，不会很快的衰本文的模拟参数，AO施加波前校正后需要再次对减[1]

5、．而且空间滤波器的存在很好的抑制了高频噪光束进行准直，以保证远场调整精度为小孔直径的声[2】，所以本文主要讨论在光束传输过程中引入的5％这个总体要求_8J_低频噪声对光束自动准直的影响．本文针对包含自适应光学(A0)系统的四程2系统构成放大系统的特点，利用菲涅耳衍射积分理论，建立了大口径光束的四程传输模型：建模过程中，用随四程放大主要用于高功率激光装置中主放模国家自然科学基金青年科学基金(批准号：61205137)资助的课题t通讯作者．E—mail：fiufenggyq@siom．ac．ca⑥2013中国物理学会ChinesePhysicalS

6、ociety九t：／／wutixb．inhy．ac．cn055201—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．5(2013)055201块的光功率放大，通过对放大介质的重复利用，降CM2反射后依次通过AMP1，CSFL2，CSF2#，CSF低了放大设备的成本．AO技术是校正波前畸变的L】，此时，打开等离子体电极普克尔盒(PEPC)，使透有效手段，采用哈特曼一夏克(HS)波前传感器测射光变为垂直偏振光，通过经腔反射镜CM1反量系统波前，然后通过波前控制器驱动变形镜将其射后，再次通过P和PEPC，光束变为水平偏振光，校正．本文研究的

7、包含AO的四程放大系统的系统关闭PEPC，之后依次经过CSFL1，CSF3样，CSFL2，构成如图1所示：从预放(PA)输出的水平偏振光AMP1，CM2，AMP1，CSFL2，CSF4#，CSFL1，此时经反射镜InM1和InM2，透镜InL注入到传输空光束为水平偏振光，经P反射出CSE经RM2，RM1，间滤波器(TSF)小孔l#，经透镜TSFL1后变为平AMP2，TSFL1，TSF4样，TSFL2后到达取样楔板，一行光，之后依次经放大介质AMP2，反射镜RM】和RM2，经偏振反射镜P反射后，进入腔空间滤波器部分光束被小角度反射后导入到HS波前

8、传感器，(CSF)，之后依次经过透镜CSFL1，小孔CSF1#，透由其测量出系统波前，然后通过波前控制器驱动变镜CSFL2，放大介质AMP】，到达变形