惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置。该装置是在惯性约束聚变装置光传输链预放大系统中或主放大系统后加入一基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置；所述光谱色散匀滑装置由相位调制器及复合型光栅组成；其中相位调制器用以对激光束产生时间相位调制，使产生所述复合型光栅进行光谱角色散所需带宽；复合型光栅用来控制激光束色散方向。本实用新型对激光束进行分区域光谱色散，以实现激光束远场散斑多方向扫动，实现在较短积分时间内使激光束在远场焦斑全方位匀滑，即改善激光束对靶面辐照的均匀性。本实用新型所用复合型光栅与现有特殊光栅相比，加工难度较小，结构相对简单且更易于大口径加工。
【专利说明】
惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种激光驱动惯性约束聚变装置中光束匀滑技术，具体涉及一种 激光驱动惯性约束聚变(ICF)装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置。
【背景技术】
[0002] 在激光驱动惯性约束聚变（ICF)装置中，由于物理实验要求高功率激光装置可精 密控制靶面光场分布，因而广泛采用了各种空域光束匀滑技术和时域光束匀滑技术，以在 ICF装置中实现对激光光束远场焦斑均匀性的控制，亦即改善其对靶面辐照的均匀性。在已 有的空域光束勾滑技术中，常采用连续相位板(Continuous Phase Plate，CPP)来控制激光 光束远场焦斑轮廓，但由于激光光束内部子光束间的相干叠加，其远场焦斑内部存在散斑 结构；这一类散斑结构会导致激光束与靶丸相互作用过程中各种参量不稳定性效应的产 生，从而降低激光束对靶丸的压缩对称性，因而需要采用时域光束匀滑技术以抑制散斑的 存在，减小各种参量不稳定性效应的危害。现有的时域光束匀滑技术主要包括偏振匀滑和 光谱角色散匀滑等技术。
[0003] 所述偏振匀滑技术是利用双折射光楔、偏振旋转扳等光学元件改变光束截面内的 偏振态，实现光束内部子光束的消相干叠加，以减小远场焦斑对比度。这一方法的优点是能 瞬时实现对焦斑的匀滑，对于提高靶面辐照初期的远场焦斑均匀性富有成效，但双折射光 楔主要用于单一光束的匀滑，并且会受到受激拉曼散射带来的损伤，而偏振旋转扳的缺点 则是仅当多光束叠加时才有匀滑效果。
[0004] 所述光谱角色散(Smoothing by Spectral Dispersion，SSD)勾滑技术是通过对 激光光束进行时间相位调制和利用光栅进行光谱角色散，实现激光束远场散斑的扫动，从 而在等离子体热匀滑时间内提高远场焦斑均匀性。目前，一维SSD(ID-SSD)的缺点是仅能实 现激光光束远场散斑在光栅色散方向，即X方向或y方向的扫动，导致其远场焦斑内部出现 沿光栅色散方向的条纹状的光强调制，因而又提出了二维SSD匀滑技术，同时实现了激光束 在X方向和y方向两个正交方向的光束勾滑;但由于二维SSD中激光束在远场存在不可避免 的相干现象，进而又提出了三方向SSD匀滑技术，该匀滑技术通过使近场激光束的频率趋于 无规，进一步提高了靶面辐照均匀性。然而，三方向SSD匀滑技术存在光路结构复杂、调节困 难等缺点。
[0005]为了弥补线性光栅单色散方向的不足，提出了圆光栅，螺旋光栅和阵列光栅。希望 通过特殊圆光栅、螺旋光栅和阵列光栅的色散方式，来获得更佳的光束匀滑效果。圆光栅在 径向上对焦斑有明显的匀滑效果，即对圆周刻线周围的衍射条纹有较好的抑制效果。不足 之处是，由于在圆周方向没有光谱角色散，衍射条纹大量存在。螺旋光栅的色散方向在圆周 方向，由于越靠近圆周中心，光栅刻线越密，因而加大了加工难度。然而在远离圆周中心处， 由于光栅引起的色散量较小，为得到合适的色散效果，需增加光栅的总刻线，这将进一步增 大加工难度。阵列光栅引入了多个色散方向，然而理论研究表明，光栅单元数的增多并不会 进一步改善焦斑的匀滑效果，同时单元数的增多会增加实际的加工难度。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的正是为了克服现有技术中所存在的缺陷和不足，提供一种惯性 约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置。该装置是在惯性约束聚变装置光传 输链中，加入一基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，即能实现激光光束远场焦斑在不同 方向上的匀滑，从而提高激光光束远场辐照的均匀性，即改善其对靶面辐照的均匀性。
[0007] 本实用新型提出的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置可 用于直接驱动和间接驱动惯性约束聚变装置中，以改善对靶面辐照的均匀性。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0009] 本实用新型的设计构思是:在激光驱动惯性约束聚变装置光传输链中的预放大系 统中或主放大系统之后，加入一基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，先对激光束进行时 间相位调制，针对激光束特性，再对激光束进行区域光谱色散，以实现激光光束远场散斑的 多方向扫动，从而使激光束的远场焦斑实现全方位匀滑，即改善激光光束对靶面辐照的均 匀性。
[0010] 所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置由相位调制器以及复合型光栅组成;其 中相位调制器用来对激光束产生时间相位调制，以便产生复合型光栅进行光谱角色散所需 要的带宽；复合型光栅用来控制激光束的色散方向。为了保证复合型光栅的匀滑效果以及 降低复合型光栅的加工难度，所采用的复合型光栅为平面透射光栅。同时为了保证色散后 激光光束的对称性传输，所述复合型光栅的中心轴和入射激光束的中心轴共线，并将复合 型光栅的色散区域分为两部分：以复合型光栅的中心轴向外的圆形区域为色散区域i，其半 径为某一固定值，色散为色散方式I，该色散方式可以为一维色散、或径向色散，而圆形区域 以外的区域为色散区域ii，其色散为色散方式Π ，该色散方式为圆周方向色散、或径向色 散。在光传输链中，从种子光输出单元输出的激光束依次经过预放大系统、透镜、相位调制 器、复合型光栅、扩束器、主放大系统、频率转换单元和连续相位板(CPP)，最后经聚焦透镜 聚焦到靶面；由相位调制器调制的激光束在经过复合型光栅时，处在圆形区域的激光束按 照色散方式I进行色散，处在圆形区域以外的激光束按照色散方式Π 进行色散。对两部分的 色散区域选取合理的色散面积和色散方式时，可使远场焦斑内部的散斑在多方向快速扫 动，从而抹平焦斑在色散方向的调制结构，以改善激光束对靶面辐照的均匀性。
[0011] 本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，包括 种子光输出单元，预放大系统，透镜，扩束器，主放大系统，频率转换单元，连续相位板，聚焦 透镜，靶面；按照本实用新型，还包括光谱色散匀滑装置，所述光谱色散匀滑装置由相位调 制器和复合型光栅组成;按照光路描述:在光传输链中，从种子光输出单元输出的激光束依 次经过预放大系统、透镜、相位调制器、复合型光栅、扩束器、主放大系统、频率转换单元和 连续相位板后，最后经聚焦透镜聚焦到靶面;激光束的远场焦斑在经过复合型光栅进行不 同方向的色散时，引起远场焦斑内部散斑在各自色散方向的快速扫动，实现对靶面的匀滑， 即改善激光束对靶面辐照的均匀性。
[0012] 上述技术方案中，所述光谱色散匀滑装置位于光传输链中的预放大系统之中或主 放大系统之后。
[0013] 上述技术方案中，所述光谱色散匀滑装置中的相位调制器为电光调制器，以实现 对光传输链中激光束的正弦相位调制。
[0014] 上述技术方案中，所述光谱色散匀滑装置中复合型光栅的外径与入射激光束口径 相同。
[0015] 上述技术方案中，所述光谱色散匀滑装置中的复合型光栅采用平面透射光栅。
[0016] 上述技术方案中，所述光谱色散匀滑装置中复合型光栅由高损伤阈值的平面透射 光栅加工而成。
[0017] 本实用新型所述的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，在 惯性约束聚变装置光传输链中使用连续相位板的前提下，所述光谱色散匀滑装置可放在预 防大系统中，或在主放大系统后，从而引起光传输链中激光束远场焦斑内部散斑在不同色 散区域沿不同方向快速扫动，以同时实现对光传输链中激光束的远场散斑在复合型光栅色 散方向的匀滑。
[0018] 本实用新型与现有技术相比所具有的优点及有益的技术效果如下：
[0019] 1、本实用新型首次提出了惯性约束聚变装置的激光驱动系统中基于复合型光栅 的光谱色散匀滑装置，实现了光传输链中激光束远场散斑在复合型光栅色散方向的光束匀 滑。所述的光谱色散匀滑装置利用复合型光栅进行分区域色散与传统阵列型光栅的色散不 同，传统阵列型光栅单元数较多，且色散区域划分方式也有不同；如圆光栅色散方向为径 向，螺旋光栅色散方向为圆周方向，色散方向均较为单一。
[0020] 2、本实用新型所述的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置， 与现有1D-SSD相比，由于色散方式增加，能有效减少激光束在远场产生条纹状的强度调制 的产生;与2D-SSD相比，经过复合型光栅色散的激光束可有效避免在远场的相干现象。
[0021] 3、本实用新型所述的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置， 是利用复合型光栅对激光束进行分区域色散，由于在色散区域ii使用圆周方向色散，当光 谱色散匀滑装置中复合型光栅放置于预放大系统中时，可有效避免由于光栅色散引入的焦 斑尺寸变大而降低空间滤波器的过孔效率;当光谱色散匀滑装置中复合型光栅放置于主放 大系统之后时，可有效避免由于光栅色散引入的焦斑尺寸变大而导致在聚变黑腔注入孔处 的堵孔问题。
[0022] 4、本实用新型所述的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置， 该光谱色散匀滑装置中复合型光栅与现有的特殊光栅例如：圆光栅、螺旋光栅、阵列光栅等 相比，其在色散区域i的刻线密度较小，因而加工难度较小，结构相对简单且更易于大口径 加工。
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型实施例1实现所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱 色散匀滑装置置于预放大系统中的结构示意图；
[0024] 图2是本实用新型实施例2实现所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱 色散匀滑装置置于主放大系统之后的结构示意图；
[0025] 图3是本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置 中复合型光栅的结构示意图；
[0026] 图4是本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置 中有连续相位板时的焦斑，其中，（a)为复合型光栅光束的焦斑；（b)为已有的1D-SSD光束的 焦斑；（c)为已有的螺旋光栅光束的焦斑；
[0027] 图5是本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置 的色散方向示意图，其中，（a)为复合型光栅光束匀滑方向；（b)为已有的1D-SSD光束匀滑方 向；（c)为已有的螺旋光栅光束勾滑方向；
[0028] 图6是本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置 中有连续相位板时，复合型光栅、1D-SSD、螺旋光栅的三种光束匀滑方案下，其焦斑的F0PAI 曲线；
[0029] 图7是本实用新型所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅光谱色散匀滑装置中 有连续相位板时，复合型光栅、1D-SSD、螺旋光栅的三种光束匀滑方案下，光通量对比度 Contrast随积分时间Δ t的变化曲线。
[0030] 图1中，1种子光输出单元，2预放大系统，3透镜，4相位调制器，5复合型光栅，6扩束 器，7主放大系统，8频率转换单元，9连续相位板，10聚焦透镜，11靶面，12光谱色散匀滑装 置。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图并用具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，有必要在此指出 的是所述的实施例只是用于对本实用新型的进一步描述，而并不意味着是对本实用新型保 护范围的任何限定。
[0032] 本实用新型所述的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置置 于预放大系统中的结构如图1所示。包括种子光输出单元1，预放大系统2,透镜3,扩束器6， 主放大系统7,频率转换单元8,连续相位板9,聚焦透镜10,靶面11;还包括光谱色散匀滑装 置12,所述光谱色散匀滑装置12由相位调制器4和复合型光栅5组成。按光路描述:所述种子 光输出单元1输出的激光束依次经过预放大系统2、透镜3,光谱色散匀滑装置12中相位调制 器4及复合型光栅5，扩束器6，主放大系统7，频率转换单元8，连续相位板9，聚焦透镜10，最 后到达靶面11;进一步由图1可知，在光传输链中激光束经过相位调制器4进行时间相位调 制后，通过复合型光栅5,此时激光束分别同时经过复合型光栅5的色散区域i和色散区域ii 进行不同方向的色散;激光束经过光谱色散后，依次经过主放大系统7、频率转换单元8,连 续相位板9,最后经聚焦透镜10聚焦到靶面11;激光束的远场焦斑在经过复合型光栅5进行 不同方向的色散时，引起远场焦斑内部散斑在各自色散方向的快速扫动，实现对靶面11的 匀滑，即改善靶面辐照的均匀性。
[0033]本实用新型为了保证色散后激光光束的对称性传输，所述复合型光栅5的中心轴 和入射激光束的中心轴共线，入射激光束将复合型光栅5的色散区域分为两部分：即以复合 型光栅5的中心轴向外的圆形色散区域划分为色散区域i，其色散为色散方式I，色散方式I 可以为一维色散、或径向色散，所述圆形色散区域半径为某一固定值的区域;而圆形色散区 域以外的色散区域划分为色散区域ii，其色散为色散方式Π ，色散方式Π 可以为圆周方向 色散、或径向色散。
[0034]本实用新型所述图2中，实现所述惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色 散匀滑装置置于主放大系统之后的结构如图2所示。按光路描述:所述种子光输出单元1输 出的激光束依次经过预放大系统2、透镜3,扩束器6,主放大系统7,频率转换单元8,光谱色 散匀滑装置12中相位调制器4及复合型光栅5,连续相位板9,聚焦透镜10,最后到达靶面11; 进一步由图2可知，在光传输链中激光束经过相位调制器4进行时间相位调制后，通过复合 型光栅5,此时激光束分别同时经过复合型光栅5的色散区域i和色散区域ii进行不同方向 的色散;激光束经过光谱色散后，再经过连续相位板9，最后经聚焦透镜10聚焦到靶面11;激 光束的远场焦斑在经过复合型光栅5进行不同方向的色散时，引起远场焦斑内部散斑在各 自色散方向的快速扫动，同样实现对靶面11的匀滑，即改善靶面辐照的均匀性。
[0035] 本实用新型所述的图3中，中心的色散区域i为以复合型光栅5的中心轴向外的圆 形色散区域;外面的色散区域ii为圆形色散区域以外的色散区域。
[0036] 本实用新型所述的图4中，所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置中有连续相 位板时的焦斑，从图中可看出，（a)复合型光栅光束的焦斑，没有明显的衍射条纹；（b)已有 的1D-SSD光束的焦斑，在刻线方向存在衍射条纹；（c)已有的螺旋光栅光束的焦斑，在径向 存在衍射条纹。
[0037] 本实用新型所述的图5中，复合型光栅的色散分为两个方向，色散区域i为一维线 性色散，色散区域ii为圆周方向色散;已有的1D-SSD为一维线性色散;已有螺旋光栅为径向 方向色散。
[0038] 实施例1
[0039] 本实施例采用如图1所示的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑 装置置于预放大系统2中的结构示意图。
[0040] 本实施例中所用光谱色散匀滑装置中的相位调制器4为电光调制器，所述复合型 光栅所放位置在预放大系统中；所用复合型光栅5的色散区域i的色散方向为一维X方向色 散，其色散系数为δθ/δλ=165μ?复合型光栅的色散区域ii为圆周方向色散，其光栅总刻 线M=20000,复合光栅色散区域i与色散区域ii的色散面积相同，积分时间At = 10ps。
[0041] 所述入射激光束口径为30mm，所用复合型光栅5的外径与激光束口径相同。
[0042] 所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑方法的具体操作步骤如下：
[0043] (1)在激光驱动惯性约束聚变装置光传输链预放大系统2中，加入一光谱色散匀滑 装置，并调节此装置中时间相位调制器4的参数值，其中调制频率〇^=176取和调制深度δ = 2.38；
[0044] (2)用步骤(1)所述相位调制器4对光传输链中激光束进行正弦时间相位调制；
[0045] (3)在步骤(2)中光传输链中入射激光束经过相位调制器4进行正弦时间相位调制 后，再通过复合型光栅5，该复合型光栅外径与入射激光束口径30mm相同；
[0046] (4)在步骤(3)中所述入射激光束通过复合型光5,将复合型光栅5的色散区域分为 色散区域i和色散区域ii两部分，其分别同时经过复合型光栅5的色散区域i和色散区域ii 进行不同方向的色散;色散区域i为一维X方向色散，其色散系数为δθ/δλ=165μπκ1/Α,色散区 域ii为圆周方向色散，其光栅总刻线Μ=20000;
[0047] (5)在步骤(4)中所述光传输链中入射激光束经过光谱色散后，依次经过扩束器6、 主放大系统7、频率转换单元8、连续相位板9，最后经聚焦透镜10聚焦到靶面11;激光束的远 场焦斑在经过复合型光栅5进行不同方向的色散时，引起远场焦斑内部散斑在各自色散方 向的快速扫动，实现对靶面11的匀滑，即改善靶面11辐照的均匀性。
[0048] 本实用新型步骤(2)中所述激光束经过相位调制器调制以获得光谱展宽后，激光 束的电场强度可表示为：
[0049]
[0050]式中Eo为初始激光束光场，ω〇为初始激光束的角频率，3和〇^分别为调制深度和 调制频率。
[0051]本实用新型步骤(3)中光传输链中的激光束通过复合型光栅进行光谱色散后的表 达式为：
[0056] 式中，r为圆形色散区域i的半径，ξ为复合型光栅圆形区域i的色散系数，ξ为复合 型光栅圆形色散区域i的色散方向；€为复合型光栅色散区域ii的色散系数，ξ为复合型光 栅色散区域ii的色散方向，且
[0057] 当复合型光栅圆形区域i采用一维线性色散时，
[0058]
[0059] 当复合型光栅圆形区域i采用径向色时散时，
[0060]
[0061] 当复合型光栅区域ii采用圆周方向色散时，
[0062]
[0063] 当复合型光栅区域ii采用径向色散时，
[0064]
[0065] 在(5)~(8)式中，通常使用圆刻线来实现径向色散，使用星型刻线光栅来实现圆 周方向色散。
[0066] 在上述所述积分时间Δ t内，远场光强分布为：
[0068] 式中，Δ t为积分时间，?^χ. j,/)为激光束近场光场分布，识CPP为连续相位板(CPP) 的附加相位，"FT"表示傅里叶变换，" Μ "表示取绝对值。
[0069]为方便比对，将实施例1的光谱色散匀滑方法与典型的一维1D-SSD和螺旋光栅进 行比对，其中 1D-SSD的参数按照文献（S. Skupsky，R.W. Short，T .Kessler，et al ·· Improved laser beam uniformity using the angular dispersion of frequency modulated light · J .Appl · Phys · 66，3456( 1989) ·)进行选取，即时间位相调制的调制频率ω m = 2.5GHz，调制深度为δ = 12，光栅色散系数为δθ/δλ=165μ^Λ/Α，其中螺旋光栅的参数按照文 南犬（Rui Zhang,Xiaomin Zhang,Zhan Sui,and Hai Ming.Research on target uniform irradiation method using linearly modulated light and special grating dispersion.Optics&Laser Technology,43:1073-1077)进行选取，。
[0070] 图4~图7为实施例1中的基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置对远场焦斑均匀性 的改善效果进行了展示，从各图中所得结果充分说明了本实用新型所述的基于复合型光栅 的光谱色散匀滑装置的有效性、可行性。
[0071] 图4所示，对比了有连续相位板9时，径向匀滑方法、1D-SSD、径向匀滑和1D-SSD联 合使用三种方案下的焦斑分布。图4中，（a)为复合光栅焦斑，焦斑内部没有明显的条纹状的 光强调制，且焦斑尺寸并未明显改变；（b)为已有的1D-SSD焦斑，焦斑在y方向得到匀滑，存 在明显的条纹状的光强调制；（c)为已有的螺旋光栅焦斑，焦斑在径向有明显的条纹状的光 强调制。
[0072]图5所示为径向匀滑、1D-SSD、径向匀滑和1D-SSD联合使用三种方案下的色散方向 示意图。图5中，（a)为复合光栅匀滑方向，其色散分为两个方向，色散区域i为一维线性色 散，色散区域ii为圆周方向色散；（b)为已有的1D-SSD光束匀滑方向，1D-SSD为X方向色散， (c)为已有的螺旋光栅光束匀滑方向，其匀滑方向为径向色散。为了定量分析焦斑均匀性的 改善程度，采用焦斑光通量对比度(Contrast)来评价，焦斑光通量对比度越小表明焦斑均 匀性越好;其公式表示如下：
[0073]
[0074] 式中，Ii,j(xf，yf)为(Xf，yf)位置处的光强;Im_为平均光强。
[0075] 为了定量分析束勾滑技术对焦斑内部热斑的改善程度，采用Fractional Power above Intensity(F0PAI)曲线来评价，F0PAI曲线向左移表明对焦斑内部热斑的改善效果 越好;其公式表示如下：
[0076]
[0077] 式中，A为焦斑面积，Imean为平均光强
[0078] 在对焦斑均匀性和内部热斑的改善程度进行定量分析时，针对90 %环围能量比的 区域进行计算。
[0079] 利用公式（10)和（11)对图4所示的焦斑的光强分布分别计算其光F0PAI和通量对 比度曲线，得到图6和图7所示。
[0080] 图6所示，使用了连续相位板9时，复合型光栅匀滑方法、1D-SSD和螺旋光栅分别作 用下焦斑的F0PAI曲线大致相同，焦斑内部热斑并没有明显增加。
[0081 ]图7所示，使用了连续相位板9时，复合型光栅匀滑方法、1D-SSD和螺旋光栅作用 下，焦斑的光通量对比度接近，束匀滑效果相当。
[0082] 通过上述实施例1及图4-图7的展示，表明了本实用新型所述惯性约束聚变装置中 的基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置能够在短时间l〇ps内实现靶面的有效匀滑。
[0083] 实施例2
[0084] 本实施例采用如图2所示的惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑 装置置于主放大系统7后的结构示意图。
[0085] 本实例所用复合型光栅5的色散区域i的色散方向为一维X方向色散，其色散系数 为δθ/δλ=165μβ(1/Α，复合型光栅的色散区域ii为径向色散，其色散系数为δθ/δλ=165μη(1/Α， 复合光栅色散区域i与色散区域ii的色散面积相同，积分时间A t = 10ps。
[0086] 所述入射激光束口径为360mm，所用复合型光栅外径与此入射激光束口径相同。
[0087] 其他操作过程及步骤与实施例1相同，同样，所述光传输链中入射激光束经过相位 调制器4进行正弦时间相位调制后，通过复合型光栅5,此时激光束分别同时经过复合型光 栅5的色散区域i和色散区域ii进行不同方向的色散;激光束经过光谱色散后，经过频率转 换单元8、连续相位板9,最后经聚焦透镜10聚焦到靶面11;激光束的远场焦斑在经过复合型 光栅5进行不同方向的色散时，引起远场焦斑内部散斑在各自色散方向的快速扫动，实现在 短时间内对靶面11的匀滑，即改善靶面辐照的均匀性。
[0088] 当复合型光栅色散区域i采用一维线性色散，色散区域ii采用径向色散时，同样可 有效改善靶面辐照的均匀性。
[0089] 本实用新型所述实施例仅给出了具体的应用例子，但对于从事惯性约束聚变的激 光驱动系统中的研究人员而言，还可根据以上启示设计出多种用于惯性约束聚变装置中的 基于复合型光栅的光谱色散光束匀滑结构，这仍被认为涵盖于本实用新型之中。
【主权项】
1. 一种惯性约束聚变装置中基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，包括种子光输出单 元（1)，预放大系统(2)，透镜(3)，扩束器(6)，主放大系统(7)，频率转换单元(8)，连续相位 板(9)，聚焦透镜（10)，靶面（11);其特征在于还包括光谱色散匀滑装置(12)，该光谱色散匀 滑装置（12)由相位调制器(4)和复合型光栅(5)组成;按照光路描述:在光传输链中，从种子 光输出单元(1)输出的激光束依次经过预放大系统(2)、透镜(3)、相位调制器(4)、复合型光 栅(5)、扩束器(6)、主放大系统(7)、频率转换单元(8)和连续相位板(9)后，最后经聚焦透镜 (10)聚焦到靶面(11);激光束的远场焦斑在经过复合型光栅(5)进行不同方向的色散时，弓丨 起远场焦斑内部散斑在各自色散方向的快速扫动，实现对靶面的匀滑，即改善激光束对靶 面辐照的均匀性。2. 根据权利要求1所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，其特征在于所述光谱色 散匀滑装置(12)位于光传输链中的预放大系统(2)之中或主放大系统(7)之后。3. 根据权利要求1或2所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，其特征在于所述光谱 色散匀滑装置(12)中的相位调制器(4)为电光调制器。4. 根据权利要求1或2所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，其特征在于所述光谱 色散匀滑装置(12)中的复合型光栅(5)采用平面透射光栅。5. 根据权利要求4所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，其特征在于所述光谱色 散匀滑装置(12)中复合型光栅(5)由高损伤阈值的平面透射光栅加工而成。6. 根据权利要求5所述基于复合型光栅的光谱色散匀滑装置，其特征在于所述的光谱 色散匀滑装置透射光栅中复合型光栅(5)的外径与入射激光束口径相同。
【文档编号】G02B27/09GK205643878SQ201620349163
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】张彬, 侯鹏程, 钟哲强, 王健
【申请人】四川大学