对靶面光强分布进行匀滑的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对靶面光强分布进行匀滑的方法，包括：通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。本发明专利技术提供一种束匀滑方法，通过调制主激光的光强分布和位相分布，在靶面上获得一个均匀的焦斑靶面光强分布，以满足实际的需要，具有更好的适应性和稳定性。本发明专利技术还提供一种对靶面光强分布进行匀滑的装置，其与现有技术相比，大幅降低了靶面光场分布的对比度与不均匀度，并且不依赖于时域匀滑技术，可获得具有不同几何轮廓的靶面均匀光场。

Method and device for uniformly smoothing light intensity distribution of target surface

The invention discloses a method for light intensity distribution on the target plane, smoothing by including light intensity modulator and continuous phase plate on the lens laser beam on the target surface, the light intensity distribution smoothing adjustment to the target surface of the whole distribution of focal spot smoothing. The invention provides a beam smoothing method, the intensity distribution and phase distribution of the modulated laser intensity distribution, a uniform focal spot target obtained on the target surface, in order to meet the actual needs, has better adaptability and stability. The invention also provides a light intensity distribution on the target plane smoothing device, compared with the prior art, dramatically reducing the target surface light field distribution of contrast and uniformity, and does not depend on the time domain smoothing technology, can be obtained with different geometric contour of the target uniform light field.

【技术实现步骤摘要】
对靶面光强分布进行匀滑的方法及其装置
本专利技术涉及一种在激光束进行匀滑的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用在激光束匀滑情况下，通过构建光强与位相分布对靶面光强分布进行匀滑的方法及其装置。
技术介绍
在激光惯性约束聚变(ICF)实验中，直接驱动为了有效抑制高温等离子体的瑞利-泰勒不稳定性，间接驱动为了降低激光与等离子体相互作用(LPI)过程中的受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)，各种激光靶面光强整形和束匀滑技术应运而生。近年来的主流技术为连续相位板(CPP)技术和光谱色散匀滑(SSD)技术。CPP的主要功能是针对物理实验的需求，改变靶面光强分布的轮廓，但CPP使靶面轮廓内部出现了大量的高频调制，即散斑。例如专利名称为一种用于靶点焦斑整形和光束匀滑的激光光路，其通过相位板和透镜的运用，使得聚焦在靶面上的焦斑轮廓能得到整形和匀滑，但其缺点在于，其聚集后的焦班为多个，形成前面所述的散斑。SSD技术是使散斑在靶面上随时间快速移动，使得靶面光强经过一定时间积分后是匀滑的。由于SSD匀滑需要一定积分时间，当散斑的移动速度小于激光等离子体相互作用的特征速度时，就无法的抑制激光与等离子体作用过程中的不稳定性，因此需要寻求瞬时的靶面光强匀滑方法。故如若需要在靶面的预定轮廓分布之内形成一个匀滑的焦斑，目前的技术均无法达到要求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种束匀滑方法，通过调制主激光的光强分布和位相分布，在靶面上获得一个均匀的焦斑靶面光强分布，以满足实际的需要，具有更好的适应性和稳定性。本专利技术还有一个目的在于提供一种对靶面光强分布进行匀滑的装置，其与现有技术相比，大幅降低了靶面光场分布的对比度与不均匀度，并且不依赖于时域匀滑技术，可获得具有不同几何轮廓的靶面均匀光场。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种对靶面光强分布进行匀滑的方法，包括：通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。优选的是，其中，所述光强调制器的调制参数获取包括以下步骤:预设靶面上匀滑调整后的光强分布Itarget(xf,yf)，其中xf、yf分别为靶面的横、纵坐标；经激光器发射的激光束的光强分布为I0(x,y)，其中x、y分别为激光束截面的横、纵坐标；对靶面的位相分布进行设计，以使得经透镜聚焦后的靶面光强分布轮廓等于激光束的轮廓，可得到靶面电场以及经过聚焦透镜后的电场Eobj(x,y)＝F[Etarget(xf,yf)]，其中F为傅里叶变换；通过公式计算电场Eobj(x,y)中的光强分布，其中*表示共轭；设置激光束到靶面构成的光路中光强调制器的调制参数为Iobj(x,y)，进而使激光束的光强分布等于Iobj(x,y)。优选的是，其中，所述相位板的面形获得包括：通过公式计算电场Eobj(x,y)中的位相分布，并基于计算结果制作对应面形的连续相位板；将所述连续相位板插入到光路中靠近光强调制器的一侧，使激光束的位相分布等于此时激光束经聚焦透镜聚焦后在靶面光场分布恰好等于Itarget(xf,yf)。本专利技术的目的还可以通过一种对靶面光强分布进行匀滑的装置以得到，包括：靶面；用于产生出射至靶面激光束光路的激光器；用于调整激光束出射后的光强分布的光强调制器；对光强分布调整后的激光束进行位相分布调整的连续相位板；对位相分布调整后的激光束聚焦至靶面的透镜。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过提供一种束匀滑方法，通过调制主激光的光强分布和位相分布，在靶面上获得一个均匀的焦斑靶面光强分布，以满足实际的需要，具有更好的适应性和稳定性。本专利技术通过提供一种对靶面光强分布进行匀滑的装置，其与现有技术相比，大幅降低了靶面光场分布的对比度与不均匀度，并且不依赖于时域匀滑技术，可获得具有不同几何轮廓的靶面均匀光场。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术一种束匀滑方法的光路结构示意图，其中1为主激光；2为光强调制器；3为位相板；4为聚焦透镜；5为靶面；图2为未经调制的主激光的光强分布；图3为设计得到的靶面位相分布，单位为激光波长的倍数；图4为经强度调制后的主激光的光强分布；图5为经位相调制后的主激光位相分布，单位为激光波长的倍数；图6为本专利技术得到的匀滑后的靶面光强分布。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。根据本专利技术的一种对靶面光强分布进行匀滑的方法的实现形式，其中包括：通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。采用这种方案通过采用强度调制器和位相调制器调制主激光的光强和位相，从而获得光滑的靶面光强分布，具有可实施效果好，稳定性好，可操作性强，适应性好的有利之处。故本专利技术提供一种束匀滑方法，能够有效解决CPP技术引入的靶面光强调制，获得瞬时光滑的靶面，为高功率激光装置靶面光强匀滑提供了新思路，并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本专利技术时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。在另一种实例中，所述光强调制器的调制参数获取包括以下步骤:预设靶面上匀滑调整后的光强分布Itarget(xf,yf)，其中xf、yf分别为靶面的横、纵坐标；经激光器发射的激光束的光强分布为I0(x,y)，其中x、y分别为激光束截面的横、纵坐标；对靶面的位相分布进行设计，以使得经透镜聚焦后的靶面光强分布轮廓等于激光束的轮廓，可得到靶面电场以及经过聚焦透镜后的电场Eobj(x,y)＝F[Etarget(xf,yf)]，其中F为傅里叶变换，其中，所述的设计靶面的位相分布的方法为现有技术，其基本原理是位相恢复原理，其基本方法为G-S算法，G-S算法原理如下：已知靶面光强分布为Itarget(xf,yf)，主激光强度分布为I0(x,y)，选取一初始靶面位相分布构造靶面电场分布以此电场分布作为输入，经过傅里叶变换可得到光强分布I0'(x,y)与位相分布将此时的光强分布I0'(x,y)与主激光强度分布I0(x,y)进行对比，若此光强分布与主激光强度分布轮廓一致，则此时的位相分布即为设计所需的位相分布，若不能满足要求，则以主激光强度分布I0(x,y)与获得的位相分布构造电场分布作傅里叶逆变换得到新的靶面位相分布将初始位相分布更换为即令重复上述过程，直至得到满意的结果。初始靶面位相分布的选取、光强分布I0'(x,y)与主激光强度分布I0(x,y)是否一致的判定条件以及其他限制条件和算法的改进，根据实际情况有所不同，具体的设计方法可由下述文献[1～6]以得到：[1]NeauportJ,RibeyreX,DauriosJ,etal.DesignandopticalcharacterizationofalargecontinuousphaseplateforLaserIntegrationLine本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对靶面光强分布进行匀滑的方法，其特征在于，包括：通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。

【技术特征摘要】
1.一种对靶面光强分布进行匀滑的方法，其特征在于，包括：通过光强调制器及连续相位板对经透镜出射在靶面上的激光束，进行光强分布匀滑调整，以在靶面上构成整块的匀滑焦斑分布。2.如权利要求1所述的对靶面光强分布进行匀滑的方法，其特征在于，所述光强调制器的调制参数获取包括以下步骤:预设靶面上匀滑调整后的光强分布Itarget(xf,yf)，其中xf、yf分别为靶面的横、纵坐标；经激光器发射的激光束的光强分布为I0(x,y)，其中x、y分别为激光束截面的横、纵坐标；对靶面的位相分布进行设计，以使得经透镜聚焦后的靶面光强分布轮廓等于激光束的轮廓，可得到靶面电场以及经过聚焦透镜后的电场Eobj(x,y)＝F[Etarget(xf,yf)]，其中F为傅里叶变换；通过公式计算电场Eobj(x,y)中的光强分布，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑天然，张颖，耿远超，黄晚晴，刘兰琴，孙喜博，王文义，李平，张锐，粟敬钦，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51