本文關(guān)鍵詞：大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中相位問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超短超強激光系統(tǒng)能夠產(chǎn)生極高峰值功率的激光脈沖,在光譜學(xué)、材料加工、二次輻射產(chǎn)生、高能粒子加速、先進阿秒科學(xué)、高能實驗室天體物理等方面有大量應(yīng)用�，F(xiàn)有的技術(shù)手段短期內(nèi)難以大幅度提升單路激光系統(tǒng)的輸出能力。為了獲得更高峰值功率的激光脈沖,研究人員提出了相干組束技術(shù)。相干組束技術(shù)可以突破單束激光系統(tǒng)輸出能力的限制,并保持較好的光束質(zhì)量。然而,作為一種最有希望產(chǎn)生最高峰值功率的激光脈沖的技術(shù)路線,大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束仍未實現(xiàn),相應(yīng)的理論分析依然缺乏。本文對大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中的相位問題進行了深入研究。通過建立相應(yīng)的物理模型,進行一系列的數(shù)值仿真,試圖回答“相干組束需要將激光束波前控制到什么水平”和“為了實現(xiàn)對光束波前的要求而應(yīng)對激光放大系統(tǒng)施加什么要求”兩大基礎(chǔ)問題。在前一個問題的討論中,我們對一個雙光束大口徑超短脈沖相干組束系統(tǒng)計算了束內(nèi)和束間波前誤差的控制要求,并研究了脈沖寬度和組束規(guī)模對波前誤差控制要求的影響。得到的結(jié)論主要有：1、當波前參數(shù)好于一定值時,相干組束性能會快速改善；2、脈沖寬度和組束規(guī)模不會明顯影響相干組束波前誤差的控制要求,因而從波前誤差的角度看,將脈沖寬度很短的多束激光進行相干組束是更好的選擇；3、小波前誤差情況下,piston和tip/tilt誤差的存在會顯著降低相干組束的性能,而在大波前誤差的情況下影響很小。在后一個問題的討論中,我們對一個假設(shè)的10PW級大口徑OPCPA超短超強激光系統(tǒng)中的OPA過程進行了數(shù)值仿真,研究了這類系統(tǒng)中的信號光放大性質(zhì)及波前退化規(guī)律。得到的結(jié)論主要有：1、這類系統(tǒng)只需要很短的相互作用距離就能實現(xiàn)信號光飽和放大；2、對于這類系統(tǒng),衍射、走離和群速度失配的影響不大,信號光可以保持較好的波前分布；3、泵浦光波前參數(shù)和信號光波前參數(shù)間不存在明顯的關(guān)系；4、隨著泵浦光能量的增大,信號光波前誤差的幅度相應(yīng)增加,激光束的聚焦特性變差,而散射特性變好；5、正非共線角匹配方式比負非共線角匹配方式更容易獲得較好的波前分布。此外,本文還對大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中的波前控制方法進行了研究。結(jié)合數(shù)值仿真的數(shù)據(jù)和大型激光裝置中自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)研結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)：1、兩路大口徑超短超強激光脈沖相干組束中四波橫向剪切干涉(SID4)和Shack-Hartmann波前傳感都可能滿足要求；2、隨著組束規(guī)模的擴大,四波橫向剪切干涉法波前傳感是更好選擇；3、為了實現(xiàn)精度、動態(tài)范圍、成本、體積、復(fù)雜度都能滿足要求的波前校正,應(yīng)當將多種波前校正技術(shù)結(jié)合,對不同階波前像差進行分別校正。本文的研究內(nèi)容有助于大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束領(lǐng)域的研究,對于未來的工程實踐有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：超短超強激光 相干組束 相位問題 波前要求 自適應(yīng)光學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN24
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景10
• 1.2 大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束研究概況10-22
• 1.2.1 超短超強激光技術(shù)研究10-15
• 1.2.2 超短超強激光相干組束技術(shù)研究15-20
• 1.2.3 大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束所面臨的問題20-22
• 1.3 本文研究內(nèi)容22-24
• 第二章 大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中的相位效應(yīng)研究24-39
• 2.1 相干組束波面相關(guān)物理量建模24-26
• 2.2 影響機制及控制需求分析26-37
• 2.2.1 對子束自身的波前差的要求26-30
• 2.2.2 對子束間波前誤差的要求30-37
• 2.3 本章小結(jié)37-39
• 第三章 大口徑OPCPA系統(tǒng)中的波前退化效應(yīng)研究39-52
• 3.1 物理模型40-44
• 3.1.1 用于超短脈沖OPA過程的耦合波方程41-42
• 3.1.2 耦合波方程數(shù)值求解42-44
• 3.2 子束自身波前退化的因素分析44-50
• 3.2.1 泵浦光波前畸變的影響46-48
• 3.2.2 泵浦光能量的影響48-49
• 3.2.3 非共線角的影響49-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中波前控制方法研究52-62
• 4.1 波前傳感方法53-58
• 4.1.1 Shack-Hartmann波前傳感54-55
• 4.1.2 曲率波前傳感55-56
• 4.1.3 四波橫向剪切干涉波前傳感56-58
• 4.1.4 波前傳感器的選擇58
• 4.2 波前校正方法58-60
• 4.2.1 波前校正器的種類介紹58-60
• 4.2.2 波前校正器的選擇60
• 4.3 可能的實驗方案60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 研究展望63-64
• 參考文獻64-69
• 致謝69-70
• 附錄70

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  本文關(guān)鍵詞：大口徑超短超強激光系統(tǒng)相干組束中相位問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：265608