多模光纖激光束勻滑研究.pdf

1、在激光慣性約束核聚變研究中，為了達(dá)到實(shí)際的打靶需求，需要實(shí)際的靶面輻照達(dá)到非常高的均勻性，然而由于各種高功率的激光裝置所輸出的光束都并不能直接滿足要求。因此為了使靶面光強(qiáng)分布均勻，需要研究各種高功率的激光裝置所輸出的光場(chǎng)束勻滑的方法。而激光聚變能發(fā)電有一個(gè)關(guān)鍵因素是激光驅(qū)動(dòng)器的效率，高驅(qū)動(dòng)器效率將大大降低對(duì)驅(qū)動(dòng)器泵浦能量要求，使系統(tǒng)裝置更加緊湊而且降低了成本。波導(dǎo)激光器如半導(dǎo)體泵浦的Yb光纖激光器其光光轉(zhuǎn)換效率已接近70％，且可高重復(fù)頻

2、率運(yùn)轉(zhuǎn)，將為激光聚變發(fā)電提供潛在的發(fā)展機(jī)會(huì)?；谏鲜隹紤]，2008年G.A.Mourou提出了一種新的慣性約束驅(qū)動(dòng)器方案，是基于光纖放大網(wǎng)絡(luò)（Fiber Amplification Network: FAN）的激光驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion: ICF)，采用直接驅(qū)動(dòng)和快點(diǎn)火方式打靶。直接驅(qū)動(dòng)方式對(duì)光纖激光靶面輻照的均勻性要求很高，需要對(duì)數(shù)量眾多單元光纖激光束及其分布特性進(jìn)行

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到靶面輻照均勻性的要求。所以本文重點(diǎn)分析了多模光纖激光靶面輻照勻滑特性。分析了采用陣列透鏡勻滑方案對(duì)多模光纖激光集束后的光強(qiáng)的影響，通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)研究了影響多模光纖激光集束后的勻滑特性的各種因素。
　　論文主要研究工作和取得的成果如下:
　　1.光纖激光靶面勻滑特性的實(shí)驗(yàn)研究。使用衍射型透鏡陣列系統(tǒng)對(duì)多模光纖激光輸出的光場(chǎng)進(jìn)行勻滑實(shí)驗(yàn)，采用不同陣列透鏡和傅里葉透鏡作為勻滑元件，證實(shí)了陣列透鏡的子單元透鏡尺寸參數(shù)嚴(yán)

4、重影響了它的勻滑效果，隨著子單元透鏡尺寸的減小，勻滑效果并不會(huì)一直改善。并對(duì)實(shí)驗(yàn)中其他可以改變的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討，得出一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論了影響多模光纖激光靶面勻滑特性的因素和控制方法。
　　2.采用計(jì)算機(jī)模擬和深入分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了不同參數(shù)對(duì)于最終靶面勻滑特性的實(shí)際影響效果，發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中靶面離焦距離、光纖激光光強(qiáng)、透鏡陣列參數(shù)、集束激光數(shù)目等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)勻滑效果的具體影響規(guī)律和靶面不均勻度減少的趨勢(shì)，與理論結(jié)果相對(duì)照，指導(dǎo)

5、了未來(lái)基于光纖放大網(wǎng)絡(luò)的激光慣性約束核聚變驅(qū)動(dòng)器中的勻滑方案研究。
　　3.采用合適的透鏡陣列參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，可獲得聚焦后靶面處的極小光斑，其靶面光場(chǎng)頂部區(qū)域RMS(Root Mean Square)低于5％，頂部光場(chǎng)十分陡峭，低頻調(diào)制較少，證實(shí)了采用多模光纖激光集束進(jìn)行勻滑以達(dá)到激光慣性約束核聚變的靶面輻照均勻性要求的可行性。
　　論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括
　　1.研究了基于光纖放大網(wǎng)絡(luò)（Fiber Amplific