[发明专利]对靶面光强分布进行匀滑的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在激光束进行匀滑的方法。更具体地说，本发明涉及一种用在激光束匀滑情况下，通过构建光强与位相分布对靶面光强分布进行匀滑的方法及其装置。

背景技术

在激光惯性约束聚变(ICF)实验中，直接驱动为了有效抑制高温等离子体的瑞利-泰勒不稳定性，间接驱动为了降低激光与等离子体相互作用(LPI)过程中的受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)，各种激光靶面光强整形和束匀滑技术应运而生。近年来的主流技术为连续相位板(CPP)技术和光谱色散匀滑(SSD)技术。

CPP的主要功能是针对物理实验的需求，改变靶面光强分布的轮廓，但CPP使靶面轮廓内部出现了大量的高频调制，即散斑。例如专利名称为一种用于靶点焦斑整形和光束匀滑的激光光路，其通过相位板和透镜的运用，使得聚焦在靶面上的焦斑轮廓能得到整形和匀滑，但其缺点在于，其聚集后的焦班为多个，形成前面所述的散斑。

SSD技术是使散斑在靶面上随时间快速移动，使得靶面光强经过一定时间积分后是匀滑的。由于SSD匀滑需要一定积分时间，当散斑的移动速度小于激光等离子体相互作用的特征速度时，就无法的抑制激光与等离子体作用过程中的不稳定性，因此需要寻求瞬时的靶面光强匀滑方法。

故如若需要在靶面的预定轮廓分布之内形成一个匀滑的焦斑，目前的技术均无法达到要求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种束匀滑方法，通过调制主激光的光强分布和位相分布，在靶面上获得一个均匀的焦斑靶面光强分布，以满足实际的需要，具有更好的适应性和稳定性。

本发明还有一个目的在于提供一种对靶面光强分布进行匀滑的装置，其与现有技术相比，大幅降低了靶面光场分布的对比度与不均匀度，并且不依赖于时域匀滑技术，可获得具有不同几何轮廓的靶面均匀光场。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种对靶面光强分布进行匀滑的方法，包括：

通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。

优选的是，其中，所述光强调制器的调制参数获取包括以下步骤:

预设靶面上匀滑调整后的光强分布I_{t arg et}(x_f,y_f)，其中x_f、y_f分别为靶面的横、纵坐标；

经激光器发射的激光束的光强分布为I₀(x,y)，其中x、y分别为激光束截面的横、纵坐标；

对靶面的位相分布进行设计，以使得经透镜聚焦后的靶面光强分布轮廓等于激光束的轮廓，可得到靶面电场以及经过聚焦透镜后的电场E_obj(x,y)＝F[E_{t arg et}(x_f,y_f)]，其中F为傅里叶变换；

通过公式计算电场E_obj(x,y)中的光强分布，其中*表示共轭；

设置激光束到靶面构成的光路中光强调制器的调制参数为I_obj(x,y)，进而使激光束的光强分布等于I_obj(x,y)。

优选的是，其中，所述相位板的面形获得包括：

通过公式计算电场E_obj(x,y)中的位相分布，并基于计算结果制作对应面形的连续相位板；

将所述连续相位板插入到光路中靠近光强调制器的一侧，使激光束的位相分布等于此时激光束经聚焦透镜聚焦后在靶面光场分布恰好等于I_{t arg et}(x_f,y_f)。

本发明的目的还可以通过一种对靶面光强分布进行匀滑的装置以得到，包括：

靶面；

用于产生出射至靶面激光束光路的激光器；

用于调整激光束出射后的光强分布的光强调制器；

对光强分布调整后的激光束进行位相分布调整的连续相位板；

对位相分布调整后的激光束聚焦至靶面的透镜。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过提供一种束匀滑方法，通过调制主激光的光强分布和位相分布，在靶面上获得一个均匀的焦斑靶面光强分布，以满足实际的需要，具有更好的适应性和稳定性。