[0047]圖4~圖7對實施例1中的徑向光束勻滑裝置對遠(yuǎn)場焦斑均勻性的改善效果進行了 展示，從圖中所得結(jié)果充分說明了使用本實用新型所述的基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑 裝置的有效性、可行性。
[0048]圖4所示，對比了有連續(xù)相位板8時，徑向勻滑裝置和已有1D-SSD的勻滑方向及其 焦斑。其中，（a)是使用本實用新型所述的徑向勻滑裝置后的焦斑分布，其勻滑方向為徑向， 沿各個方向都存在；（b)是典型1D-SSD后的焦斑分布，其勻滑方向為y方向。
[0049]圖5所示，對比了有連續(xù)相位板8時，徑向勻滑裝置、已有1D-SSD、徑向勻滑裝置和 已有1D-SSD聯(lián)合使用的三種方案下的焦斑分布。其中，（a)為所述的徑向勻滑裝置后的焦 斑，焦斑內(nèi)部散斑在徑向方向得到勻滑；（b)為已有1D-SSD的焦斑，焦斑在y方向得到勻滑， 存在明顯的條紋狀的光強調(diào)制；（c)為徑向勻滑裝置和已有1D-SSD聯(lián)用后的焦斑，焦斑在徑 向和y方向均得到勻滑。值得指出的是，焦斑尺寸并未明顯改變。
[0050]為了定量分析焦斑均勾性的改善程度，采用焦斑光通量對比度（Contrast)來評 價，焦斑光通量對比度越小表明焦斑均勻性越好;其公式表示如下：
[0052]式中，Ii,j(xf，yf)為(Xf，yf)位置處的光強;Im_為平均光強。
[0053] 為了定量分析束勾滑技術(shù)對焦斑內(nèi)部熱斑的改善程度，采用Fractional Power above Intensity(FOPAI)曲線來評價，F(xiàn)0PAI曲線向左移表明對焦斑內(nèi)部熱斑的改善效果 越好;其公式表示如下：
[0055] 式中，A為焦斑面積，Im_為平均光強。
[0056] 在對焦斑均勻性和內(nèi)部熱斑的改善程度進行定量分析時，針對90 %環(huán)圍能量比的 區(qū)域進行計算。
[0057] 利用公式（1)和（2)對圖5所示的焦斑的光強分布分別計算其光通量對比度和 F0PAI曲線，得到圖6和圖7。
[0058]圖6所示，使用了連續(xù)相位板8時，徑向光束勻滑裝置、已有1D-SSD下焦斑的光通量 對比度接近，束勻滑效果相當(dāng)；徑向光束勻滑裝置和已有1D-SSD聯(lián)合使用下焦斑的光通量 對比度明顯減小，束勻滑效果得到較大改善。
[0059]圖6所示，使用了連續(xù)相位板8時，徑向光束勻滑裝置和已有1D-SSD聯(lián)合使用下焦 斑的F0PAI曲線向左移，表明相比于其他兩種光束束勻滑方案，焦斑內(nèi)部熱斑明顯減少，束 勻滑效果得到較大改善。
[0060]利用公式（1)、（2)計算使用了連續(xù)相位板時，徑向光束勻滑裝置、徑向光束勻滑裝 置與已有1D-SSD聯(lián)合使用的兩種方案下，在不同栗浦光峰值強度下焦斑的光通量對比度， 得到圖7(a)所示;通過計算使用了連續(xù)相位板時，徑向光束勻滑裝置、已有1D-SSD、徑向光 束勻滑裝置與已有1D-SSD聯(lián)合使用的三種方案下，在不同的積分時間下的F0PAI曲線，得到 圖7(b)所示。
[0061]圖7(a)所示，使用了連續(xù)相位板8時，徑向光束勻滑裝置、徑向光束勻滑裝置與已 有1D-SSD聯(lián)合使用的兩種方案下，焦斑光通量對比度隨著栗浦光峰值強度的增大而降低， 且后者在更短的時間內(nèi)達(dá)到更好的束勻滑效果。
[0062]圖7(b)所示，使用了連續(xù)相位板8時，對于已有1D-SSD、徑向光束勻滑裝置與已有 1D-SSD聯(lián)合使用的兩種方案下，焦斑光通量對比度隨著積分時間的增長逐漸減小，最后趨 于穩(wěn)定值;而對于徑向光束勻滑下的焦斑，光通量對比度迅速下降，然后隨著積分時間的增 長而在某一個值附近擾動。圖7(b)表明，徑向光束勻滑裝置能更快、更好地改善焦斑的初始 均勻性;而徑向光束勻滑裝置與已有1D-SSD聯(lián)合使用之后，能充分結(jié)合徑向光束勻滑裝置 和已有1D-SSD各自的特點，從而在多方向?qū)拱哌M行勻滑，改善靶面輻照均勻性。
[0063] 通過上述實施例1及附圖的展示，表明了本實用新型所述慣性約束聚變裝置中的 基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置能夠在積分時間A t = 10ps內(nèi)實現(xiàn)靶面的有效勻滑。
[0064] 實施例2
[0065] 本實施例中所用光克爾介質(zhì)為二硫化碳(CS2)，其參數(shù)為:光克爾系數(shù)n2 = 2. IX 10-15cm2/W，厚度d = 0 · 45mm，尺寸40 X 40mm;采用可調(diào)諧的皮秒激光器輸出的高斯脈沖波長 為λ = 800ηηι，半高全寬的脈寬Tw=2.2ps，脈沖峰值強度IP = 63.5GW/cm2，光纖脈沖堆積單元 時間延遲因子h = 3.3,積分時間AtilOps;所述濾光元件5選用濾光片。其他操作步驟及操 作過程與實施例1相同，同樣可得到與實施例1相同的對激光束的遠(yuǎn)場焦斑均勻性的改善效 果。
[0066] 本實用新型所述實施例僅給出了具體的應(yīng)用例子，但對于從事慣性約束聚變的激 光驅(qū)動系統(tǒng)中的研究人員而言，還可根據(jù)以上啟示設(shè)計出多種用于慣性約束聚變裝置中的 基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑結(jié)構(gòu)，這仍被認(rèn)為涵蓋于本實用新型之中。
【主權(quán)項】
1. 一種慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置，包括種子光輸出單 元（1)，預(yù)放大系統(tǒng)（2)，主放大系統(tǒng)（6)，反射鏡（7)，連續(xù)相位板(8)，聚焦透鏡（9)，靶面 (10);其特征在于還包括徑向光束勻滑裝置，該徑向光束勻滑裝置由皮秒激光器(11)，光纖 脈沖堆積單元（12)，透鏡（13)，二向色鏡(3)，光克爾介質(zhì)(4)和濾光元件(5)組成;其中，所 述光纖脈沖堆積單元（12)由分束器（14)、多路光纖（16)和合束器（15)組成;按照光路描述： 從種子光輸出單元（1)輸出的激光束依次經(jīng)過預(yù)放大系統(tǒng)（2)、二向色鏡（3)、光克爾介質(zhì) (4)，濾光元件(5)、主放大系統(tǒng)(6)、反射鏡(7)和連續(xù)相位板(8)后，再經(jīng)聚焦透鏡(9)聚焦 在靶面(10)上;從皮秒激光器(11)輸出的高斯脈沖經(jīng)過光纖脈沖堆積單元(12)得到周期性 高斯光束，再經(jīng)透鏡、二向色鏡耦合到慣性約束聚變裝置光傳輸鏈中，經(jīng)光克爾介質(zhì)(4)后， 其受到周期性高斯脈沖即栗浦光的作用產(chǎn)生周期性球面位相調(diào)制，實時調(diào)制所述光傳輸鏈 中的激光束的透射波前；同時周期性高斯脈沖被濾光元件(5)濾除;所述光傳輸鏈中激光束 的透射波前受到周期性球面位相調(diào)制后，依次經(jīng)過主放大系統(tǒng)(6)、反射鏡(7)和連續(xù)相位 板(8)，再經(jīng)聚焦透鏡(9)聚焦到靶面(10);其遠(yuǎn)場焦斑尺寸發(fā)生周期性變化，引起遠(yuǎn)場焦斑 內(nèi)部散斑在徑向的快速掃動，從而在較短的積分時間內(nèi)實現(xiàn)靶面的徑向勻滑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置，其 特征在于所述徑向光束勻滑裝置位于慣性約束聚變裝置光傳輸鏈中預(yù)放大系統(tǒng)(2)和主放 大系統(tǒng)(6)之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置， 其特征在于所述光克爾介質(zhì)(4)為石墨烯、或二硫化碳。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置， 其特征在于所述徑向光束勻滑裝置中的皮秒激光器（11)，選用可調(diào)諧的皮秒激光器;或選 用鈦寶破秒激光器，或摻Y(jié)b3+光纖皮秒激光器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置，其 特征在于所述徑向光束勻滑裝置中所述皮秒激光器（11)輸出高斯脈沖的半高全寬的脈寬 Iw應(yīng)與所述積分時間相近;所述積分時間為10ps至Ins之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置， 其特征在于所述濾光元件(5)為旋光片、或濾光片，或空間濾波器的一種。
【專利摘要】本實用新型涉及一種慣性約束聚變裝置中基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置。該裝置是在激光驅(qū)動慣性約束聚變裝置光傳輸鏈中，于預(yù)放大系統(tǒng)和主放大系統(tǒng)之間加入一基于光克爾效應(yīng)的徑向光束勻滑裝置，并利用光克爾介質(zhì)和徑向光束勻滑裝置中的周期性高斯脈沖相互作用產(chǎn)生的周期性球面位相調(diào)制，對慣性約束聚變裝置光傳輸鏈中的激光光束透射波前進行周期性調(diào)制，實時改變其遠(yuǎn)場焦斑的尺寸，實現(xiàn)快速變焦；快速變焦進一步引起遠(yuǎn)場散斑的徑向掃動，實現(xiàn)激光光束遠(yuǎn)場焦斑在徑向方向上的勻滑，在較短積分時間內(nèi)實現(xiàn)激光光束遠(yuǎn)場輻照均勻性，即改善其靶面輻照的均勻性。
【IPC分類】G02B27/09
【公開號】CN205139479
【申請?zhí)枴緾N201520907538
【發(fā)明人】張彬, 鐘哲強, 侯鵬程
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月13日