用透镜阵聚焦实现均匀辐照的计算机分析

本文通过靶面光场的计算机分析,考证了用透镜列阵实现高功率激光对靶面的均匀辐照的特点,并提出一种单元列阵透镜同心度公差方向的星型排布方法,能使二维多光束干涉斑纹更密,有利于均匀性及实验的要求。     

激光空间整形实现直接驱动惯性约束聚变球靶均匀辐照

在保持间接驱动光束排布结构及束数不变的条件下,通过对各路入射光横截面强度分布进行调整,消除多光束叠加后球靶表面光强大尺度的不均匀性。建立了描述球靶表面多光束叠加分布的计算机模拟平台。根据光束入射条件,计算出多束光在靶面叠加后的光强分布及其不均匀度。利用加权平均的思想,得出实现均匀强度叠加所需要的各入射光焦面强度分布状态。根据激光传输理论,计算出可实现球靶均匀辐照的进入靶室聚焦透镜之前的光电场分布。     

基于相位板旋转排布的超快束匀滑方案

提出了一种基于相位板旋转排布的束匀滑方案,通过在激光集束中以旋转方式排布具有旋转非对称性的相位板,为集束中各子光光束提供不同的空间相位调制,进而利用存在一定波长差的子光束在靶面的动态干涉,使得焦斑内部散斑在多方向、多维度快速扫动,从而达到在皮秒时间尺度内改善焦斑均匀性的目的。以2×2集束为例,通过建立基于相位板旋转排布的束匀滑方案物理模型,分析了相位板参数、排布方式、激光束相位畸变参数以及空间偏差对束匀滑效果的影响。结果表明,在基于相位板旋转排布的束匀滑方案中,仅需同时加工多套参数相同的相位板,即可降低相位板的设计、加工难度。此外,该方案的束匀滑效果受激光束相位畸变、相位板排布方式以及空间偏差的影响较小。     

直观式储存管显示画面均匀性的两点改进

引言直观式储存管显示画面均匀性是表征储存管性能的关键指标,对管子使用状态影响很大,长期来一直为使用者所重视。显示画面均匀性主要由信息记录均匀性、阅读均匀性及萤光屏显示均匀性三因素决定。为此,我们从靶体信息记录、储存信息阅读和显示屏涂复等方面进行了探索和试验,取得了明显的改进。本文拟从靶体记录均匀性、信息阅读均匀性两方面提出试验结论和改进方案。信息记录均匀性直观式储存管是把输入信息储存在介质靶体上,需要时多次再现储存信息的电子束管。靶体由储存网和收集网构成。在同一输入信息量下,为使靶网中心部位与边缘部位能均匀地记录,通常的办法是控制储存网介质蒸涂的均     

用60束,〉40KJ的OMEGA紫外激光系统进行直接驱动激光聚变实验

ＯＭＥＧＡ，这台６０束 、３５１ｎｍ、到达靶上能量超过４０ＫＪ的钕玻璃激光器，是一台适应性很强的激光装置，能用于直接和间接驱动靶，设计成用整形激光脉冲在直接驱动靶上最终能获得１％的辐照均匀性。     

一种基于定标的红外图像非均匀性分区域校正算法

红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。     

YBa_2Cu_3O_（7－δ）高温超导薄膜线列探测器的研究

采用准分子激光扫描消融法淀积性能均匀的ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_（７－δ）高温超导薄膜，用离子束刻蚀进行器件的图形制备，获得了非均匀性小于１０％的ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_（７－δ）高温超导薄膜８元线列探测器．测试了器件在８～１４μｍ波段的性能及光响应特性，单元探测器为４０×１００μｍ２的微桥结构．器件的平均归一化探测率为１．４４×１０９ｃｍＨｚ１／２ｗ－１，平均噪声等效功率为４．４×１０－１２ＷＨｚ－１／２，Ｄ的非均匀性小于１０％．研究结果表明：该线列探测器具有良好的均匀性，证实了该工艺适用于制备均匀性良好的高温超导薄膜红外探测器阵列．     

强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术

基于几何光学和衍射积分理论,以光楔列阵聚焦光学系统为典型实例,对强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术作了理论分析和实验研究。     

面向绿色照明的大功率LED面板灯的光学设计与性能分析

针对现有LED室内照明灯具近场平面照度分布不均匀,眩光及散热问题,提出一种面向绿色照明的大功率LED面板灯结构。该结构灯具的配光设计基于非成像光学理论,通过对LED阵列排布方式的选择和排布距离的计算,来达到照度的均匀性。根据排布距离计算每颗LED坐标,导入光学仿真软件建模仿真,结果表明该面板灯的照度均匀度达到86.6%。最后对实际灯具的光学性能进行检测,证明其各项性能参数均满足室内照明要求,为今后大功率LED照明光学设计提供了有价值的数据。     

用透镜列阵实现大焦斑面的均匀照射

用近百个相同透镜组成的列阵,插入到普通的聚光系统中,能够显著改善靶面照射均匀性.并且基本上不受激光束近场分布的影响.文中给出了透镜列阵的几何光学和物理光学的分析结果,并与实验结果作了对比.     

时域控制精度对多脉冲叠加效果的影响

为了克服大口径激光系统目前面临的困难,提出使用多束中小口径激光在靶面实现能量叠加的方式。为满足靶面辐照均匀性与对称性的要求,对多束激光的同步控制精度及脉宽控制精度对叠加光束的影响进行分析。研究表明,多脉冲辐照的同步性会影响靶面中心辐照的能量分布。当单束脉冲延时大于等于两倍脉宽时,靶面中心光强峰值将降至75%,两束脉冲延时大于等于两倍脉宽时,靶面中心光强峰值将降至50%。当一个光束的脉宽增加到其他参与叠加的光束的两倍时,靶面中心光强峰值将降至理想叠加情况的87.5%。     

利用二维光谱色散和透镜列阵改善靶面辐照均匀性

利用二维光谱色散平滑技术和透镜列阵(LA)来改善激光驱动器中靶面的辐照均匀性.通过消衍射透镜列阵可得到包络陡峭且中小空间尺度均匀性较好的焦斑.当在光路中加入二维光谱色散平滑单元后,光束在两个互相垂直的方向发生光谱色散,多光束干涉所引起的细密条纹也将在很大程度上被抹平,如果把横向热传导平滑效应也考虑在内,高空间频率的强度波动可进一步被消除.二维理论模拟结果表明采用该方案可获得顶部平坦边缘陡峭的焦斑,而且该方案无需仔细调整靶面的位置,实际应用较方便.     

激光空间相干性对照明均匀性影响的实验研究

对激光束空间相干性对照明均匀性的影响进行了实验研究。实验结果表明,激光束的空间相干性与照明均匀性具有密切的关系,当激光束空间相干性降低时,目标上照明光斑的闪烁率和功率谱密度也下降,激光照明的均匀性得到提高。所得结果对实际工作中照明激光器的选择是有用的。     

激光直接驱动聚变球靶的完全均匀辐照

通过分析球形靶面辐照不均匀度的球谐模,提出了用有限束光实现球靶完全均匀辐照的一般条件,为优化设计多光束辐照系统和评估球靶的辐照不均匀度提供了依据。文中还例举了能实现靶面完全均匀辐照的多光束系统。     

谱色散均匀化的计算研究

利用光传输理论对ICF驱动器中使用的光谱色散平滑(SSD)技术作了理论分析，并结合典型的随机相位板(RPP)技术，用计算机模拟了使用光谱色散平滑技术前后激光靶面辐照不均匀性的变化及其技术中不同带宽和调制频率下激光靶面辐照不均匀性的变化。     

基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量研究

基于涡旋光与球面波的干涉原理,提出一种物体微位移的光学测量方法。改进马赫泽德干涉光路,其中一束光照射至空间光调制器产生涡旋光束作为参考光,另一束光经透镜变为球面波后照射至物体上,两束光干涉后干涉条纹呈螺旋状分布。当物体发生微小位移时两束光的光程差改变,螺旋干涉条纹发生旋转,通过干涉条纹的旋转角度可以确定物体的微位移量。经理论分析、仿真和实验证明:基于涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化能够实时监测物体位移量的变化,同时可以有效计算物体的微位移。实验中,测量物体的产生位移量为27 nm,通过涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化实际测得物体的位移为25.75 nm,误差为1.25 nm。     

离轴三反光纤阵列激光三维成像发射系统

离轴三反光纤阵列激光三维成像发射系统中,大功率激光器发出的激光经阵列光纤分束,由光纤的芯径和单元发散角计算离轴三反光学系统的焦距,由光纤的数值孔径确定系统的入瞳直径范围,光纤阵列的长度决定了光学系统的发射总视场。离轴三反光学系统采用正向设计、反向使用的思路,将光纤阵列置于离轴三反光学系统焦面位置,反向追迹光线,可以得到光纤阵列上各元激光经光学系统后的高斯光束发散角大小和相邻元之间的角度关系。文中的设计实例实现了51元激光,每一元以20 rad的较小发散角出射,实例表明,该发射系统能实现多元激光微弧度量级的发散角出射,在目标面上形成间隔均匀、圆对称性良好的足印光斑。该发射系统在设计的发射总视场内,理论上不存在波束数的限制,这是区别于其他发射系统的另一优势。     

多孔径光束积分激光匀束器理论与设计

分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者提供更好的光束均匀性和边缘坡度。此外,入射光的准直性能会影响匀束效果,当入射光发散角较大,超过微透镜数值孔径时会导致像面光斑出现明显旁瓣,无法实现正常的匀化。     

贝塞尔-高斯光束经球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分推导了一种涡漩光束——贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后的光场表达式,并利用数值计算分析了球差系数对聚焦光束光强剖面分布的影响。研究表明,通过改变球差系数,可以改变零阶贝塞尔-高斯光束轴上光强最大值点的位置,球差的存在使轴上光强最大值减小。零阶贝塞尔-高斯光束经球差透镜聚焦后不能保持其传输不变性,在几何焦面上光强剖面类似于高斯形分布,而实际焦点所在面上的分布则仍具有零阶贝塞尔函数的特征。对于一阶贝塞尔—高斯光束,球差的存在会改变其横向光强分布。