泵浦光相位畸变对SRRS效应产生的影响研究

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在开展惯性约束核聚变(ICF)项目中,驱动激光装置的研究是ICF实现的重要部分。但由于驱动激光装置的输出激光束功率高,到达靶丸距离过长,所以在强激光的长距离空气传输部分会极易发生受激旋转拉曼散射效应(SRRS)进而破坏输出光束质量。近场光束质量与SRRS效应的产生相关性很大,而影响近场光束质量的因素很多,其中,激光束发生波前相位畸变是不可忽略的因素之一。在激光装置内部造成输出激光束产生波前相位畸变的因素,包括光学元件加工精度、洁净程度等静态因素和泵浦过程中的热压力等动态因素。本文分析波前相位畸变对近场光束质量以及SRRS效应的影响,为SRRS效应的抑制工作提供理论参考。首先,基于SRRS耦合波传输方程,建立强激光长程传输的计算模型。确定波前相位畸变的评价方法,并分别以正弦相位调制和高斯随机相位屏物理模型作为波前相位畸变模型进行计算。计算发现:在正弦相位调制下的调制频率对于RMS Gradient的影响规律是成正弦波动增长的;在高斯相位畸变下,RMS Gradient和PV值随畸变尺度的增加而降低,在一定范围内近场通量调制度和对比度随RMS Gradient和PV值的增加而增大。然后,基于哈工大百焦耳激光装置的基本参数,对波前相位畸变对SRRS效应的影响进行模拟。根据SRRS阈值距离随相位畸变尺度的变化曲线确定高、低频相位畸变尺度的分界点。同时,分析基频和三倍频泵浦光的相位畸变程度对SRRS效应阈值距离的影响,给出PV值和RMS Gradient的范围以控制SRRS效应的产生和增长。并且,基于相位畸变尺度的分界点,利用Fourier变换对相位畸变频率进行计算,得到高、低频相位畸变频率的分界点。最后,基于一维相位畸变对SRRS效应的影响计算,分析二维相位畸变对近场光束质量以及SRRS效应的影响。计算发现:二维相位畸变与一维相位畸变对光束近场及SRRS效应的产生阈值的影响规律基本相同。只是二维相位畸变尺度的高、低频分界点略大。
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