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上光所开发提高激光驱动器性能新方法

产品时间:2022-02-19 00:06

简要描述:

上海光机所高功率激光物理牵头实验室刘诚研究员课题组明确提出了一种用单幅散射光斑构建光束振幅测量的新技术。利用光栅分光法同时记录多个衍射斑,从而使PIE(PtychographicIterativeEngine)光学通过一次CCD曝光以求构建。该项工作已公开发表在学术期刊《应用于物理快报》(APPLIEDPHYSICSLETTERS)上。 激光束振幅的精密测量和监控对提升激光驱动器的性能具有最重要意义,但常用的干预方法等由于受到各种实际条件的容许而很难在工程现场用于。...

详细介绍
本文摘要:上海光机所高功率激光物理牵头实验室刘诚研究员课题组明确提出了一种用单幅散射光斑构建光束振幅测量的新技术。利用光栅分光法同时记录多个衍射斑,从而使PIE(PtychographicIterativeEngine)光学通过一次CCD曝光以求构建。该项工作已公开发表在学术期刊《应用于物理快报》(APPLIEDPHYSICSLETTERS)上。 激光束振幅的精密测量和监控对提升激光驱动器的性能具有最重要意义,但常用的干预方法等由于受到各种实际条件的容许而很难在工程现场用于。

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上海光机所高功率激光物理牵头实验室刘诚研究员课题组明确提出了一种用单幅散射光斑构建光束振幅测量的新技术。利用光栅分光法同时记录多个衍射斑,从而使PIE(PtychographicIterativeEngine)光学通过一次CCD曝光以求构建。该项工作已公开发表在学术期刊《应用于物理快报》(APPLIEDPHYSICSLETTERS)上。

  激光束振幅的精密测量和监控对提升激光驱动器的性能具有最重要意义,但常用的干预方法等由于受到各种实际条件的容许而很难在工程现场用于。传统上用作x-射线等短波长光学领域的相干性散射光学CDI(CoherentDiffractiveImaging)技术,由于具备可展开单次曝光测量、光路非常简单、对环境拒绝低等优点,早已被尝试用于在高功率激光驱动器领域展开光束的振幅测量和光束焦点预测等方面,韩国、日本和美国的研究人员在各自的驱动器装置上展开了很多探索性研究。但使用传统的CDI方法,必须多个平面同时收集数据并关联用于,或必须其它设备展开帮助,测量程序和光路设置上仍更为简单,无法完全符合现场在线测量的实际市场需求。该课题组所明确提出的方法在具备PIE技术的较慢发散、低噪声和高精度等特点的同时,保有了传统CDI方法的高速特性,理论上可以对仿真光甚至射击训练光束展开在线动态测量,为高功率激光束的波前测量和监控获取了一种全新的手段。

  焦斑形状是取决于激光驱动器工作状态的最必要参数之一,大口径激光束经透镜探讨后焦平面上的强度过大而且尺寸较小,必要记录焦点的形状产于并不现实。理论上可以通过测量离焦平面上的强度和振幅产于,然后经菲涅尔公式反演计算出来出有焦点的实际形状。但由于驱动器空间结构有限且只有一个激光脉冲,传统的方法很难用于。

使用该课题组所明确提出的方法,将一个有高度随机结构的振幅板摆放于给定离焦平面上,并记录时所构成的衍射斑就可以测量出该平面上光场的始振幅产于,并进而计算出来出有焦点的实际产于情况。图2为用He-Ne激光所做到的模拟实验结果,经类似加工的振幅板摆放于光束焦点前的任一平面上,单次曝光记录其衍射斑后,测量出图2(a)和(b)右图的该平面上的强度和振幅产于,(c)为由(a)和(b)计算所获得的焦点产于,(d)为将CCD摆放于焦平面上实际所记录到的焦点产于。

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通过(c)和(d)可以显现出,预测的焦点形状和实际测量结果之间的差异很难通过目视观测展开分辩。  该方法的测量系统由一个CCD和一块2cm2cm的振幅板构成,由于体积小巧,完全不不受空间容许,理论上可以摆放于驱动器的任何方位对光束展开动态的在线检测,对提升激光驱动器的系统调整和运营效率及提高系统的性能都有引人注目的实用价值。  该项研究获得了中国科学院百人计划的反对。  图1光束振幅测量是利用此方法对光束展开振幅测量的原理检验性实验结果,为了减少实验的直觉效果,光束中被放进一个半透明的样品。

图(a)是所记录的衍射斑,图(b)和图(c)是测量到的光束的强度和振幅的调制(明确参看文章报导)。


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