用于ICF的四光束并束均匀化的器件设计

惯性约束核聚变(ICF)中的均匀照明和极窄焦斑问题一直以来都是实验成败的关键,也是研究中的活跃课题.为了既保证所需光束质量,又在现有装置上提高靶场研究所需功率,一种对多光束进行合并整形的方案是必需的.基于以往多年的经验和实践,现今我们采用几何光学与二元光学位相调制相结合的基本思想,将方向不同、非相干的四束来自驱动器末端的光束,通过我们所设计的光学元件进行并束并加以波面整形,最后出射高强度、高质量的超高斯光束.基本思想是:将四束不同倾角的入射光通过楔形列阵准直平行,出射的四束平行光经由设计好的二维位相片进行波面变换,经过主透镜后在焦平面叠加产生窄焦斑、高功率的平顶超高斯光束.与以往二维位相片的设计不同的是,该设计方案中采用一维位相片设计,经过交叉变换拓展成二维分布.基于上述方法设计的位相片列阵能分别对四束光进行整形.通过对整个光路的计算模拟表明,四光束并束均匀化后叠加效果不仅使光强增加为原来的四倍,而且有利于提高靶场光束均匀化的指标.由此可知,我们所设计的四光束合并均匀化方案,在光束质量和能量上均比单光束有相当大的提高和改善,并且位相片的设计有利于工艺加工制作.(OG23)