ICF中的光束整形元件设计及分析

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衍射光学元件(DOE:Diffractive Optical Elements),可以实现很多传统光学元件无法完成的功能,是上个世纪末开始发展起来的一类重要光学元件.而均匀照明问题(UI:Uniform Iliumination)是当前深受关注的研究方向之一,它在激光与物质作用、信息光学等领域中有重要的应用.SSD(Smoothing by Spectral Dispersion)技术是上世纪八十年代末开始提出的改善均匀照明的有效方案.该论文主要研究用于解决均匀照明问题的DOE的设计和SSD技术.均匀照明问题对衍射光学元件提出了及其苛刻的精度要求,该论文首先通过对采样间隔的研究,指出了实现DOE设计与评价精密化的必要性.接着在衍射光学元件设计算法方面,该文介绍了多种适用于DOE设计的迭代与优化算法及杂化算法;提出了改进混合算法,用两个随机混合因子进一步增加了迭代过程的自由度,并引入优化算法中的判据来改善迭代算法提高了收敛的效率.通过应用这些方法实践了多种DOE方案:离焦KPP(Kinoform Phase Plate)、干涉式RPP(Random Phase Plate)和多台阶DPP(Diffractive Phase Plate),在较复杂的入射光稳定性和均匀性和现有DOE加工条件下较好的实现了均匀照明,其效果得到了试验的验证.SSD技术是避免光束强尖峰对系统元件的损坏,提高ICF靶场照明均匀度的有效手段.该文阐述了ssD的原理,并通过计算给出了加入SSD技术后靶场能量的分布,并通过功率谱密度的比较(PSD:Power Spectrol Density)给出了SSD对焦斑能量分布中的高频调制的抑制效果.
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