一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽压缩装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置及方法，包括：泵浦激光器、负电性气体等离子体发生单元和第一脉冲光路调整单元；负电性气体等离子体发生单元用于对负电性气体进行电离产生负电性等离子体，将负电性等离子体进行振荡获取周期密度调制结构；第一脉冲光路调整单元用于将泵浦激光器产生的泵浦激光转换成圆偏振激光后，入射至负电性气体等离子体发生单元，使圆偏振激光与周期密度调制结构发生受激布里渊散射，产生经脉宽调制后的输出脉冲。本实施例提供的脉冲脉宽调制装置及方法，实现了基于光电同步的受激布里渊散射方案，减少了制备周期密度调制结构需使用数十路激光的能耗，在解决能源消耗的同时，实现了整体设备小型化。

A pulse width compression device and method based on negative electric gas plasma

【技术实现步骤摘要】
一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽压缩装置及方法
本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置及方法。
技术介绍
现有技术中在采用基于等离子体的受激布里渊散射进行能量合束的方法进行脉冲脉宽调制时，一般是通过多路激光进行同步加热靶气体，获得密度周期调制的等离子体。例如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室通过采用60路预热激光器，制备具有周期密度调制的等离子体，在利用获取的等离子体对泵浦激光脉冲进行脉宽调制。采用上述方法进行脉冲脉宽调制时，需要数十个激光发生器同时作用于靶气体，对于各激光器的输出激光束的综合调制的不但操作复杂、难度大，并且能耗大，设备不易实现小型化。目前，尚没有能够在基于负电性气体等离子体的基础上，完成脉冲脉宽调制的装置面世。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置及方法，提出了一种全新的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制方法，可以极大克服数十台激光器同步加热靶向气体所带来的缺陷。本专利技术实施例提供一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，包括：泵浦激光器、负电性气体等离子体发生单元和第一脉冲光路调整单元；其中，负电性气体等离子体发生单元用于对负电性气体进行电离产生负电性等离子体，并将负电性等离子体进行振荡获取周期密度调制结构。第一脉冲光路调整单元用于将泵浦激光器产生的泵浦激光转换成圆偏振激光后，入射至负电性气体等离子体发生单元，使圆偏振激光与周期密度调制结构发生受激布里渊散射，产生经脉宽调制后的输出脉冲。进一步地，上述负电性气体等离子体发生单元包括射频阻抗匹配单元、交变电源上电极、交变电源下电极以及真空腔室；其中：射频阻抗匹配单元与函数发生器以及交变电源上电极相连接，用于在交变电源上电极和交变电源下电极之间产生周期调制的交变电流；交变电源上电极、交变电源下电极均为板状结构，位于真空腔室内；交变电源上电极上开设有孔洞，圆偏振激光通过孔洞入射至真空腔室内；所述真空腔室用于存放负电性气体。进一步地，在射频阻抗匹配单元与函数发生器之间还设置有功率放大器。进一步地，第一脉冲光路调整单元包括在光路上依次连接的第一偏振分光镜、第一四分之一玻片、第一聚焦透镜以及第一石英窗口片，其中：第一偏振分光镜使所述泵浦激光偏折90°，以同时实现基于光路偏振的注入与输出；函数发生器与泵浦激光器相连接，用于对泵浦激光器和射频阻抗匹配单元进行统一调配。进一步地，输出脉冲沿圆偏振激光的传播方向的相反反向传播，依次通过孔洞、第一石英窗口片、第一聚焦透镜、第一四分之一玻片以及第一偏振分光镜后，转换成经脉宽调制后的线性偏振脉冲激光。进一步地，本专利技术实施例提供的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，还包括种子激光器和第二脉冲光路调整单元，第二脉冲光路调整单元用于对种子激光器输出的种子脉冲激光进行调整，使调整后种子脉冲激光与圆偏振激光在周期密度调制结构中重合。进一步地，第二脉冲光路调整单元包括在光路上依次连接的第二偏振分光镜、第二四分之一玻片、第二聚焦透镜以及第二石英窗口片，其中：第二偏振分光镜用于使所述种子脉冲激光发生90°偏折；函数发生器与种子激光器相连接，用于对种子激光器和泵浦激光器进行统一调配。进一步地，函数发生器与种子激光器相连接，用于对种子激光器和泵浦激光器进行统一调配，包括：使种子激光器与泵浦激光器的输出激光频率差等于周期密度调制结构的电致伸缩所产生的声子频率。进一步地，泵浦激光器与种子激光器均为频率宽带可调谐的激光器。进一步地，泵浦激光器可选择800nm中心波长的钛蓝宝石激光器；第一聚焦透镜的焦距长度略大于交变电源上电极与交变电源下电极之间间距的一半。本专利技术实施例提供的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置及方法，通过设置负电性气体等离子体发生单元，对负电性等离子体进行振荡获取周期密度调制结构，以利用该周期密度调制结构，对进入的激光脉冲基于光电同步的受激布里渊散射方案进行脉宽调制，有效的减少了制备周期密度调制结构需使用数十路激光的能耗，在解决能源消耗的同时，实现了整体设备小型化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置；图2本专利技术实施例提供的另一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置；图3本专利技术实施例提供的又一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置；图4为本专利技术实施例提供的一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置中函数发生器的连接关系示意图；图中：1、泵浦激光器；2、第一脉冲光路调整单元；3、负电性气体等离子体发生单元；4、种子激光器；201、第一偏振分光镜；202、第一四分之一玻片；203、第一聚焦透镜；204、第一石英窗口片；205、第二偏振分光镜；206、第二四分之一玻片；207、第二聚焦透镜；208、第二石英窗口片；301、射频阻抗匹配单元；302、交变电源上电极；303、交变电源下电极；304、真空腔室；305、交变电源接地极；306、气体输入口；307、气体输出口；308、位于交变电源上电极的孔洞；309、位于交变电源下电极的孔洞。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。负电性气体等离子体其主要成分为带正负电荷的离子，在射频电场的交变电场指向作用下，正负电荷离子会感受到反向的库仑力，从而在空间上分离。这种分离的运动可以通过两种带电离子的运动方程进行描述：其中，下标±表示离子所带电荷的正负，m为离子质量，x为离子位移量、ω为带电离子分离时所引入的共振项，E0cos(ωt)为交变电场。此时，由于等离子体是由交变射频电场产生，电离程度较低，而离子主要存在形式为带单个正电荷或者单个负电荷，其电荷量为e，对上述公式1作进一步的处理，利用正负离子位移差X＝x+-x-可以获取约化下的等效运动方程：其中，μ＝m+m-/(m++m-)，ωR为共振频率，μ为约化质量，其中公式2为典型的Lorentz方程。当交变射频电场的交变频率与共振频率一致时，会产生共振现象，此时，正、负带电离子会在沿交变射频电场方向出现密度周期调制的现象，形成空间等离子体光栅结构(即周期密度调制结构)。在拉曼效应(RamanEffect)中，入射一束光(即泵浦激光)，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，其特征在于，包括：泵浦激光器、负电性气体等离子体发生单元和第一脉冲光路调整单元；/n所述负电性气体等离子体发生单元用于对负电性气体进行电离产生负电性等离子体，并将所述负电性等离子体进行振荡获取周期密度调制结构；/n所述第一脉冲光路调整单元用于将所述泵浦激光器产生的泵浦激光转换成圆偏振激光后，入射至所述负电性气体等离子体发生单元，使所述圆偏振激光与所述周期密度调制结构发生受激布里渊散射，产生经脉宽调制后的输出脉冲。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，其特征在于，包括：泵浦激光器、负电性气体等离子体发生单元和第一脉冲光路调整单元；
所述负电性气体等离子体发生单元用于对负电性气体进行电离产生负电性等离子体，并将所述负电性等离子体进行振荡获取周期密度调制结构；
所述第一脉冲光路调整单元用于将所述泵浦激光器产生的泵浦激光转换成圆偏振激光后，入射至所述负电性气体等离子体发生单元，使所述圆偏振激光与所述周期密度调制结构发生受激布里渊散射，产生经脉宽调制后的输出脉冲。


2.根据权利要求1所述的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，其特征在于，所述负电性气体等离子体发生单元包括射频阻抗匹配单元、交变电源上电极、交变电源下电极以及真空腔室；
所述射频阻抗匹配单元与函数发生器以及所述交变电源上电极相连接，用于在所述交变电源上电极和所述交变电源下电极之间产生周期调制的交变电流；
所述交变电源上电极、交变电源下电极均为板状结构，位于所述真空腔室内；所述交变电源上电极上开设有孔洞，所述圆偏振激光通过所述孔洞入射至所述真空腔室内；
所述真空腔室用于存放所述负电性气体。


3.根据权利要求2所述的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，其特征在于，在所述射频阻抗匹配单元与所述函数发生器之间还设置有功率放大器。


4.根据权利要求2所述的基于负电性气体等离子体的脉冲脉宽调制装置，其特征在于，所述第一脉冲光路调整单元包括在光路上依次连接的第一偏振分光镜、第一四分之一玻片、第一聚焦透镜以及第一石英窗口片；
所述第一偏振分光镜使光路偏折90°，以同时实现基于光路偏振的注入与输出；
所述函数发生器与所述泵浦激光器相连接，用于对所述泵浦激光器和所述射频阻抗匹配单元进行统一调配。


5.根据权利要求4所述的基于负电性气体等离子体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄崟东，常超，徐行，乔智，张子义，庾韬颖，陈硕，王睿星，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11