宽带脉冲传输过程中FM-to-AM效应的产生原因及控制方法研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kdkd03
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在高功率固体激光驱动器中,一方面由于ICF物理实验对靶面光强均匀性的需求,另一方面,为了保证驱动器自身安全稳定运行以实现更高通量的输出,激光器所采用的光源正由传统的窄带脉冲向具有一定带宽的脉冲发展。  宽带脉冲在传输和放大过程中由于光谱的畸变,会导致脉冲的幅度产生周期性的调制,即FM-to-AM效应。为了有效地控制该效应带来的不利影响,必须对其采取措施予以控制。为此,本文通过理论分析,数值模拟和实验等方法,研究了激光驱动器各个系统中FM-to-AM效应的产生原因,并据此提出相应的解决方案。论文就该问题进行了下列研究:  分析了光纤前端系统中FM-to-AM效应的产生原因,重点阐述了单模光纤的群速色散及保偏光纤的偏振模色散,由数值模拟解释了偏振器件对幅度调制的影响机理。通过系统研究,总结了光纤系统的中控制FM-to-AM效应的各种方法。  分析计算Nd玻璃放大器增益的光谱不均匀性及其引入的FM-to-AM效应,并据此提出F-P标准具补偿器的设计方法和精度分析。给出了补偿器的最佳设计参数,分析表明F-P腔的间距必须具备10nm量级的控制精度  理论分析平板光学元件的弱标准具效应,计算由其引入的FM-to-AM效应,并根据这类光学元件的特点,提出了“双片叠加”的控制方法,模拟显示该方法对幅度调制有明显抑制效果。理论分析了法拉第磁光隔离器引入的光谱特性,确定该处的FM-to-AM效应可以忽略。  研究空间滤波器堵孔对脉冲光谱的影响机制,并模拟计算了由此产生的幅度调制。根据相位调制与光谱之间的关系分析,确定了有利于空间滤波器过孔的调制类型,并由此设计了二阶近似三角波调频器,用调频器替换正弦调频器可以在一定程度上抑制堵孔,减弱堵孔对幅度调制的影响。  考虑纳米量级光谱难以精密测量的特点,提出了波形测量引导光谱整形的补偿方案。利用G-S迭代方法,由实验测得的脉冲波形,通过程序解算反推脉冲光谱,由此确定光谱整形的具体参数。该方案可以避开对光谱进行精密测量的特点。同时提出利用阵列波导光栅进行光谱整形的新方法,该方法的器件集成度高,对离散光谱有一定针对性。  对频率转换组件引入的FM-to-AM效应进行了分析和模拟,阐述了聚焦影响幅度调制的机理,计算了不同色循环数和不同匹配带宽情况下,光束远场的时域调制。模拟结果显示,当色循环数取0.5的整数倍时,远场时域调制可以得到有效减弱。
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