Шанхайский институт оптики и точного машиностроения (SIPM) добился нового прогресса в исследованиях амплитудно-частотной модуляции драйвера мощного лазера ICF (FM-AM)

Недавно исследовательская группа из Объединенной лаборатории физики мощных лазеров Шанхайского института оптической точности и механических исследований Китайской академии наук (SIPM) проанализировала амплитудно-частотную модуляцию (FM-AM) всей линии связи. устройства модернизации Shenguang II. Результаты обобщены как «Теоретический анализ частотно-амплитудной модуляции на конечной оптике и мишени. Теоретический анализ частотно-амплитудной модуляции на конечной оптике и мишени лазерной установки SG II-Up». в науке и технике мощных лазеров.
При оптимизации взаимодействия лазера с мишенью при инерционном термоядерном синтезе требуется, чтобы каждый лазерный луч хорошо контролировал кривую время-мощность и однородность поверхности мишени. А амплитудно-частотная модуляция (FM-AM) является важным фактором, влияющим на временной профиль мощности мощных лазерных устройств. В мощных лазерных драйверах, чтобы избежать эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна (ВРМБ) оптики с большой апертурой и добиться более плавного распределения интенсивности поверхности мишени, во входной системе требуется метод расширения спектра, основанный на синусоидальной фазовой модуляции. В идеале чистая фазовая модуляция не влияет на временные характеристики, однако при передаче ЧМ-лазеров с неоднородной передаточной функцией частотная модуляция преобразуется в амплитудную модуляцию. Для мощных лазерных драйверов источники генерации амплитудно-частотной модуляции различны. Подавление преобразования FM-AM имеет решающее значение, поскольку управление профилем мощности-времени влияет на оптимальное взаимодействие лазера с мишенью, а также потому, что пики интенсивности, генерируемые амплитудной модуляцией, могут повредить оптику и повлиять на производительность лазера. В настоящее время устройство NIF в США, устройство LMJ во Франции и серия устройств Shenguang в Китае провели серию исследовательских работ по подавлению FM-AM.
Исследователи использовали входную систему с одной поляризацией, основанную на передающем волокне с одной поляризацией и блоке компенсации дисперсии групповой скорости на основе решетки, для решения амплитудно-частотной модуляции, вызванной дисперсией мод поляризации и дисперсией групповой скорости, а также В то же время они разработали технологию усиления точности сегмента полного спектра, решили проблему сужения усиления системы усиления и достигли режима модуляции основной частоты во временной области менее 5% @ 0,3 нм ( 3G + 20G).
На основе этой работы исследователи провели дальнейшее оценочное исследование амплитудно-частотной модуляции на наносекундном терминале и поверхностях мишени, и результаты показали, что режим модуляции на падающей поверхности клиновидного зеркала-мишени (WFL ) составил 19%, а режим модуляции на поверхности мишени составил 4,9% за счет сочетания дисперсионной решетки и фокусирующей системы. Стоит отметить, что 50% режима модуляции приходится на высокочастотный диапазон 20 ГГц. Кроме того, дисперсионная решетка, используемая на этапе сглаживания спектральной дисперсии, вносит временную задержку, а совокупный эффект дисперсионной решетки и фокусирующей линзы эквивалентен гауссовскому фильтру нижних частот на частоте 8 ГГц (полоса пропускания 3 дБ), где пропускание спектральной составляющей на частоте 20 ГГц составляет менее 15 %, а высокочастотная составляющая существенно отфильтровывается, реализуя снижение режима модуляции до 5,0 % на поверхности мишени. Режим модуляции на поверхности мишени снижается до уровня менее 5%.
Данная работа представляет собой важную основу для контроля амплитудно-частотной модуляции при работе мощного лазерного драйвера ИТФ, оценки нагрузочной способности оконечных оптических компонентов и оценки взаимодействия лазера с мишенью.
Эта работа поддерживается Программой стратегических приоритетных исследований Китайской академии наук.

Рисунок 1: Амплитудно-частотная модуляция и соответствующие спектральные распределения интенсивности на (a) основном усилителе, (b) падающей плоскости WFL, (c) решетке дискретизации луча и (d) целевой плоскости под 3G + 20 G двухчастотная фазовая модуляция.

Рисунок 2: (а) Модуляция во временной области до (синий) и после (красный) клинового зеркала; (б) Спектральная передаточная функция AM