光束取样光栅强激光近场调制及诱导损伤研究

光束取样光栅(BSG)是一种重要的用于光束取样诊断的衍射光学元件.在惯性约束聚变(ICF)终端光学系统中所使用的BSG,强激光产生的近场调制可能导致其自身的激光诱导损伤从而造成元件不能继续正常工作,为了对其在强激光条件下的正常运行提供分析的依据,采用傅里叶模式理论对BSG内部的近场调制特性进行了模拟计算.计算结果表明,BSG基片内部调制度较小,但仍然存在光强分布不均的情况,增加了这些位置产生激光诱导损伤的风险.另外,通过对BSG制作误差分析得出了其近场调制随各种制作误差的变化关系,结果表明BSG刻槽深度误差比占空比误差对光束近场调制的影响更大,但只要刻槽深度误差不超过一定值,其调制度仍然保持在较小的水平,因此BSG仍能较好地在ICF驱动器中工作.

透射衍射光栅内全反射级次

当前高功率激光装置系统中,国内使用透射式衍射光栅进行光束采样,国外甚至使用光栅聚焦并同时结合谐波分离和采样功能.高功率激光辐照下,除了0级透射打靶光以及目标取样光外,其他级次衍射光的影响也不可忽视,可能造成诸如鬼像聚焦破坏、时间脉宽测量不稳定、近远场测量噪声等问题.尤其是透射衍射光栅内部全反射级次会导致光栅出射一系列规律的衍射花样,造成上述干扰和危害.首先理论上针对透射式光栅(包括取样光栅和聚焦光栅)进行了相应的计算和分析,然后从实验上观察并测量了取样光栅内部全反射级次的现象,并且结合镀减反膜前后的衍射现象进行了讨论,最后分析并给出了如何消除或规避全反射级次和其他冗余级次影响的方法.

谐波分离和光束取样集成光学元件强激光近场调制及损伤特性研究

针对惯性约束聚变(ICF)终端光学系统对元件数量及厚度的限制,利用衍射光学元件(DOE)易于集成的优点,可将终端光学系统中实现不同功能的DOE元件集成于一体,以优化系统的结构和性能.为了对ICF终端光学系统集成光学元件在强激光条件下的正常运行提供分析的依据,采用傅里叶模式理论分别对色分离光栅(CSG)和色分离光栅-光束取样光栅(CSG-BSG)集成光学元件内部的近场调制特性进行了模拟计算.计算发现,将CSG与BSG集成以后其每一层的最大调制度比集成以前小10%—47%,但其激光诱导损伤风险和单个CSG一样仍然较多地存在于光学元件分界面附近.另外,通过对CSG和CSG-BSG集成光学元件出射面后1μm近场区域的光场分布和出射后0.001和0.8μm横截面光场分布情况进行的比较分析得出,集成光学元件在实现谐波分离和光束取样功能的同时,几乎没有改变出射光场分布的情况,能较好满足ICF驱动器的要求.