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基于焦斑空间频率全域优化的偏振匀滑设计

物理学报 2014年第21期63卷 276-283页

作者：李平王伟赵润昌耿远超贾怀庭粟敬钦中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

偏振匀滑是利用光束偏振特性降低焦斑对比度的一种技术,它最大可降低焦斑对比度为原来的1/2.焦斑的频谱分析显示,传统楔形晶体的偏振匀滑对焦斑对比度的改善只集中在某些特定的空间频率,本文因此提出了一种可全域降低焦斑空间频率的偏... 详细信息

偏振匀滑是利用光束偏振特性降低焦斑对比度的一种技术,它最大可降低焦斑对比度为原来的1/2.焦斑的频谱分析显示,传统楔形晶体的偏振匀滑对焦斑对比度的改善只集中在某些特定的空间频率,本文因此提出了一种可全域降低焦斑空间频率的偏振匀滑方法,它采用单轴晶体对入射光的角度不同而产生的相移不同的方法,实现激光两种正交偏振态在靶点的分离.理论分析和数值模拟表明,新方法可以实现焦斑空间频率中高频段的全频域降低,焦斑对比度也可同时达到1/√2的最大程度的改善.分析了连续相位板作为新方法引入激光入射角分布不同的条件,确定了刻蚀连续相位板面形的晶体同时实现焦斑整形和偏振匀滑的边界条件.

关键词：偏振匀滑焦斑功率谱响应函数焦斑整形

ICF激光装置靶定位系统运动学耦合问题研究

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机械工程学报 2016年第11期52卷 63-71页

作者：程宁波冯斌贾怀庭李富全魏晓峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 中国科学院自动化研究所北京100190

靶定位系统是惯性约束聚变(Ignition confinement fusion,ICF)激光装置靶场系统的重要子系统之一,但在调靶过程中表现出运动学耦合现象。为了解决此问题,建立靶定位系统的运动学模型,给出靶定位系统产生运动学耦合现象的理论解释,提出... 详细信息

靶定位系统是惯性约束聚变(Ignition confinement fusion,ICF)激光装置靶场系统的重要子系统之一,但在调靶过程中表现出运动学耦合现象。为了解决此问题,建立靶定位系统的运动学模型,给出靶定位系统产生运动学耦合现象的理论解释,提出一种实用的、与靶的类型无关的'增量式'位姿调整方法,给出该调整方法中必需的一个姿态矩阵的辨识方法。考虑实际靶定位系统中靶传感器的测量能力和六自由度并联机械手的定位能力这两个关键方面的约束条件,对姿态矩阵辨识方法和'增量式'位姿调整方法进行仿真验证。仿真结果表明,'增量式'位姿调整方法不仅有效地解决了靶定位系统的运动学耦合问题,而且能够在靶的期望位置增量不超过一定值(如2 mm)时保证很高的位置控制精度。

关键词： ICF 激光装置靶定位系统运动学耦合

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光束畸变对连续相位板性能的影响

强激光与粒子束 2010年第5期22卷 1059-1064页

作者：李平马驰粟敬钦贾怀庭程文雍周丽丹景峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

研究了光线追迹和随机相位滤波作为初始相位设计的连续相位板下,光束畸变对连续相位板整形性能的影响。结果表明:随机相位滤波得到的连续相位板相比光线追迹获得的连续相位板,在幅度畸变、离焦的容忍度等方面都有优越性;进一步分析了相... 详细信息

研究了光线追迹和随机相位滤波作为初始相位设计的连续相位板下,光束畸变对连续相位板整形性能的影响。结果表明:随机相位滤波得到的连续相位板相比光线追迹获得的连续相位板,在幅度畸变、离焦的容忍度等方面都有优越性;进一步分析了相位畸变、对准误差、口径误差等对连续相位板性能的影响,确定了相位畸变是影响性能的首要因素,并且大目标焦斑的畸变宽容度更大,由此引入了波前的相对畸变因子,在所定义的连续相位板性能标准下,波前容忍度为0.5。

关键词：连续相位板初始相位光束畸变焦斑整形

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高斯脉冲非理想条件下的谐波转换规律

光学学报 2014年第8期34卷 205-210页

作者：李恪宇冯斌王芳贾怀庭韩伟赵润昌向勇中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

对于实际的大口径高功率激光器而言,Ⅰ/Ⅱ类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律,以便于指导实际情况的晶体调试,研究了各种非理想条件下,比如1ns高斯脉冲,不同波面半径和晶体损耗对三倍... 详细信息

对于实际的大口径高功率激光器而言,Ⅰ/Ⅱ类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律,以便于指导实际情况的晶体调试,研究了各种非理想条件下,比如1ns高斯脉冲,不同波面半径和晶体损耗对三倍频谐波转换的影响。研究结果表明：高斯形脉冲的三倍频外效率绝对值比平顶脉冲降低了10%;为了追求最高三倍频外效率,由于受1ns高斯脉冲和三倍频晶体损耗的影响,二倍频晶体的最佳内失谐角是160μrad而非220μrad,二倍频内部效率最佳平均值并非为67%,而是在60%～63%左右为最佳,并且晶体损耗越高,二倍频内部效率的最佳平均值越低;功率密度越高,波面半径和发散角对谐波转换的影响越大。

关键词：非线性光学高斯脉冲内部效率外部效率波面半径失谐角

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由焦面附近光强分布实现波前重构

强激光与粒子束 2010年第5期22卷 1049-1052页

作者：贾怀庭冯斌李富全向勇王芳韩伟李恪宇中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

介绍了一种由光束在焦面附近几个面上的强度分布重构出光束近场波前的方法。把波前重构问题作为一个非线性优化问题,利用光束口径区域内的正交多项式模拟光束波前相位分布,通过优化多项式各项的系数,使对应的波前分布在焦面附近相应的... 详细信息

介绍了一种由光束在焦面附近几个面上的强度分布重构出光束近场波前的方法。把波前重构问题作为一个非线性优化问题,利用光束口径区域内的正交多项式模拟光束波前相位分布,通过优化多项式各项的系数,使对应的波前分布在焦面附近相应的几个面上的强度分布与已知强度分布的偏差最小,即认为由此时的多项式系数决定的近场波前代表了真实的光束波前。针对方光束口径,利用Legendre多项式模拟光束波前分布,利用共轭梯度算法对多项式系数进行了优化计算;优化过程分为几步进行以减少计算时间。重构得到的波前分布与参考波前分布符合得很好。

关键词：波前重构强度分布 Legendre多项式优化

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发散光长程空气传输受激转动拉曼散射效应

强激光与粒子束 2013年第8期25卷 1930-1934页

作者：周丽丹徐冰王芳贾怀庭韩伟李富全冯斌中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

研究强激光长程空气传输受激转动拉曼散射(SRRS)效应,寻求抑制措施是高功率固体激光驱动器建造中需要解决的关键问题之一。采用数值模拟的方法研究了发散光长程空气传输SRRS效应的演化规律,通过几何近似理论推导了该效应有效建立时的强... 详细信息

研究强激光长程空气传输受激转动拉曼散射(SRRS)效应,寻求抑制措施是高功率固体激光驱动器建造中需要解决的关键问题之一。采用数值模拟的方法研究了发散光长程空气传输SRRS效应的演化规律,通过几何近似理论推导了该效应有效建立时的强度距离乘积阈值和抑制判据。结果表明:发散光长程空气传输SRRS效应的建立速度小于平行光,二者阈值有理论关系;能够有效抑制SRRS效应的发散角设计判据由光束口径、激光强度及安全传输距离决定。

关键词：强激光非线性传输 SRRS效应发散光抑制判据

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ICF激光装置靶场光束引导路径的优化研究

中国激光 2015年第2期42卷 29-33页

作者：程宁波李富全冯斌贾怀庭向勇魏晓峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国科学院自动化研究所北京100190

为了缩短惯性约束聚变(ICF)激光装置在靶场区光束引导的总时间为基于光束引导传感器固定子区划分的光束引导方法,提供了引导路径的一种优化方法。通过优化预备子区中心到目标子区中心的角度,最小化对引导总时间有贡献的投射镜的角位移... 详细信息

为了缩短惯性约束聚变(ICF)激光装置在靶场区光束引导的总时间为基于光束引导传感器固定子区划分的光束引导方法,提供了引导路径的一种优化方法。通过优化预备子区中心到目标子区中心的角度,最小化对引导总时间有贡献的投射镜的角位移量的总和。以终端光学组件的一种布置为研究对象,以引导目标点为靶室中心的情况为例,介绍了引导路径的优化过程。引导总时间的估计表明,与普通的串行光束引导方法相比,该方法可以很大程度上缩短光束引导的总时间。当预备子区中心与目标子区中心之间的距离为1 mm时,引导总时间可以缩短为采用普通串行引导方法时的0.518倍。

关键词：激光器 ICF 光束引导路径优化

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惯性约束核聚变并联靶定位系统热分析

中国激光 2014年第6期41卷 42-45页

作者：冯斌刘彦武贾怀庭王礼权杨慧吕志伟哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150080 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

并联靶定位系统是一种新结构型式的惯性约束核聚变(ICF)靶定位系统。在并联靶定位系统工作原理及热传递路径分析基础上建立了系统热平衡方程,对热源进行了理论分析和实验测试,确定了热源输出功率及温度。在此基础上,对并联靶定位机构进... 详细信息

并联靶定位系统是一种新结构型式的惯性约束核聚变(ICF)靶定位系统。在并联靶定位系统工作原理及热传递路径分析基础上建立了系统热平衡方程,对热源进行了理论分析和实验测试,确定了热源输出功率及温度。在此基础上,对并联靶定位机构进行了热分析,获得关键部位温度,为并联靶定位系统结构设计及精度分析提供了理论依据。

关键词：惯性约束核聚变并联定位热分析

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宽带三倍频混频过程的群速匹配关系

物理学报 2007年第11期56卷 6468-6472页

作者：杨义胜郑万国韩伟车雅良谭吉春向勇贾怀庭中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 国防科学技术大学理学院长沙410073

基于非线性耦合波理论分析了三倍频过程中群速度之间的关系,推导出三波混频条件下的群速匹配关系式.对超短脉冲在Ⅱ类KDP晶体中的混频过程进行了模拟分析,结果表明:当三波(基波ω,谐波2ω和3ω)的群速度满足该匹配关系式时,三倍频(3ω)... 详细信息

基于非线性耦合波理论分析了三倍频过程中群速度之间的关系,推导出三波混频条件下的群速匹配关系式.对超短脉冲在Ⅱ类KDP晶体中的混频过程进行了模拟分析,结果表明:当三波(基波ω,谐波2ω和3ω)的群速度满足该匹配关系式时,三倍频(3ω)的带宽和转换效率均可达最大值;而随着三波群速度对该关系式的偏离逐渐增大,带宽变窄、转换效率下降.导出的三波群速匹配关系式对寻找合适的色散晶体和选择有效的匹配措施、实现宽带三次谐波转换具有指导意义.

关键词：非线性光学群速失配三次谐波转换超短脉冲