锥形波导独立池结构方案SBS并束研究

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未来激光聚变驱动器,兆焦级纳秒激光脉冲要在重复频率5~10Hz运行。然而,由于大口径激光材料的热效应,在惯性约束聚变系统中激光驱动器难以实现重频运行。利用SBS相位共轭镜进行激光并束,可降低单路激光负载从而降低热效应影响,同时,利用SBS相位畸变补偿能力可获得高质量激光脉冲输出。本文提出了一种利用锥形波导后端面反射泵浦光与剩余泵浦光干涉形成光强驻波驱动声波场,作为SBS起始声波的新方法。利用初始声波驱动SBS的产生,从而自动稳定SBS相位;利用波导弯曲调节光程差,实现各子光束间相位的精确匹配,达到理想并束效果。理论上从普适SBS耦合波方程开始,建立密度调制SBS(保留声波场时间二阶微分项)的物理模型,并推导了数值模型。编写了用于模拟声波驱动SBS的数值计算程序。由驻波激发声波场方程出发,对驻波光脉冲进行物理简化——高斯型,正弦型,线型并得到了各种波型下声波方程的解析解。对驻波激发正向传播声波表达式进行详细讨论,得了各参量对声场强度影响规律。密度调制耦合波方程的数值模拟与声波场强度进行联合讨论,获得了随泵浦光强度、脉宽、波形以及介质声速、声子寿命对SBS产生的影响规律,分析了声波相位对Stokes相位的影响。为实现SBS相位自动控制提供最佳工作参数。基于锥形波导低阈值特性可降低子光束间能量平衡的要求,设计了利用分振幅法获得子光束的独立池结构SBS并束方案,搭建了相应的SBS相位自动控制光路系统。实验研究在不同泵浦能量比和相向传输光强比条件下相位的稳定性以及不同波导弯曲度下相位的匹配效果,根据实验结果验证了所提出理论的正确性。
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