惯性约束聚变(ICF)研究是当今重要的基础研究,对于开发新型能源具有深远的科学意义和重要的应用价值。本文所涉及的工作,与惯性约束聚变(ICF)研究有着密切的联系。 用于惯性约束核聚变(ICF)的高功率激光在传输中的小尺度自聚焦是使光束质量变坏和限制输出功率的主要因素。本文引入了高阶对比度这一新参数来表征高功率激光传输中的光束质量。我们具体就用了三阶和四阶对比度来描述光束的小尺度自聚焦。由理论分析和数值模拟,我们发现三阶和四阶对比度比常用的对比度、调制度、填充因子等更能反应出光束小尺度自聚焦前后的差异。在光束没有发生小尺度自聚焦时,三阶和四阶对比度基本上是零。 一旦光束开始出现小尺度自聚焦,三阶和四阶对比度立即迅速增大。在B积分值为2-3之间三阶和四阶对比度有一个明显的突变点,该点可以作为是否出现小尺度自聚焦的标志。充因子、调制度和对比度等传统参数在非线性传输中始终没有明显的突变点,难以直接反应出是否已经出现小尺度自聚焦。我们认为,三阶和四阶对比度可以作为描述光束近场均匀性的一组非常好的指标,更能直观地反映出何时出现小尺度自聚焦。 本文还对高功率光传输数值模拟的物理模型及算法进行了论述。通过具体的例子分析了空间取样和不同维数对数值模拟的影响。