一种全庞加莱光束偏振匀滑装置及方法与流程

本发明涉及光场调控，具体涉及一种全庞加莱光束偏振匀滑装置及方法。

背景技术：

1、在激光驱动惯性约束聚变系统中，激光经过长程的传播、放大等过程，最终被聚焦到燃料靶球上，在此过程中光束受到扰动等因素的影响，导致焦斑能量不均匀，由此引发的激光等离子体作用不稳定性和流体内爆压缩不稳定性是制约束靶耦合性能提升的重要问题，为此人们开发出了诸多光束匀滑技术以提高靶面辐照均匀性。

2、偏振匀滑是指通过改变打靶激光束的偏振态，使光束的两个偏振分量在靶面上非相干叠加，消除干涉散斑，进而实现焦斑对比度的降低，且研究表明，具有多样近场偏振分布的光束具有更好的全空间频率匀滑效果。传统偏振匀滑方案利用大口径kdp晶体元件来实现偏振调制，但在高功率紫外光透射时，kdp晶体会产生受激拉曼散射而损伤，无法适应未来更高激光功率的使用环境。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种全庞加莱光束偏振匀滑装置及方法，以解决相关技术中装置易损伤的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：提供了一种全庞加莱光束偏振匀滑装置，包括：透明窗口，透明窗口为长方体结构；透明窗口包括相对设置的两个光学表面和沿周向分布的四个非光学表面；加载组件，加载组件用于对透明窗口的非光学表面施加压力；压力传感器，位于加载元件和接触材料之间，压力传感器用于监测加载元件施加的压力；计算机，与压力传感器连接，用于接收压力传感器的信号；控制器，控制器用于接收计算机的信号，以根据计算机的信号，调节加载元件对压力传感器施加压力的大小。

3、进一步地，加载组件包括：外框；接触材料，接触材料覆盖在透明窗口的非光学表面上；接触材料贴设于透明窗口的非光学表面上；加载元件，与外框连接，加载元件位于外框与接触材料之间，加载元件用于对接触材料施加压力。

4、进一步地，接触材料包括分别贴设于四个非光学表面上的四个连接部，四个连接部与四个非光学表面一一对应地设置；四个连接部与外框之间均设置有加载元件。

5、进一步地，沿透明窗口的沿伸方向，连接部的高度h不小于透明窗口的厚度d；和/或，透明窗口的厚度d不小于10mm，光学表面包括位于透明窗口一端的第一光学表面和位于透明窗口另一端的第二光学表面。

6、进一步地，各个连接部与外框之间均设置有多个加载元件；其中，各个连接部与外框之间的加载元件的数量相等；和/或，同一个连接部上的多个加载元件相间隔地设置在预设线段上，同一个连接部上的多个加载元件以预设线段的中点为对称轴对称设置。

7、进一步地，外框包括安装孔，安装孔为长方体结构，加载元件与安装孔的内壁连接。

8、进一步地，安装孔的内壁上设置有固定部，固定部内设置有固定孔，加载元件在固定孔内可移动地设置。

9、提供了一种全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：建立极坐标系，极坐标系的原点位于全庞加莱光束偏振匀滑装置的透明窗口上，极坐标系的原点位于所述透明窗口的对称中心上，极坐标系的极轴位于预设直线上；使加载组件向接触材料施加压力；控制加载元件施加的压力，使透明窗口的通光口径内最大相位延迟满足n1为透明窗口上局部快轴折射率，n2为透明窗口上局部慢轴折射率，d为透明窗口的厚度，λ为透射光的波长。

10、进一步地，全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：透明窗口的琼斯矩阵为j＝jr(-θ)jw(d)jr(θ)，其中，为旋转矩阵，为表征透射光附加相位的琼斯矩阵，α＝2πn1/λ，β＝2πn2/λ，θ是光轴与极轴的夹角，是极角；透明窗口的光轴与极轴的夹角θ与极角的关系为θ0∈(-π/2，π/2]。

11、进一步地，全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：设置加载元件在每面接触材料上的数量相等，且通光口径内最大相位延迟向透明窗口的光学表面正入射一束具有任意单一偏振态的光束，光束两个正交偏振分量的远场光斑将以互补图案的形式分离，进而实现全庞加莱光束偏振匀滑的效果。

12、有益效果：

13、1、本发明所述全庞加莱光束偏振匀滑装置制造成本低、制造工艺简单，装置所涉材料均为常见光学、工程材料，且结构简单。

14、2、本发明所述全庞加莱光束偏振匀滑装置对高功率激光装置的适应性良好，可以大幅减弱受激拉曼散射带来的损害。

15、3、本发明所述全庞加莱光束偏振匀滑装置偏振匀滑效果好，对高能量密度热点的抑制效果更好，能够实现全空间频率域的优化。

技术特征：

1.一种全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，所述加载组件(40)包括：

3.根据权利要求2所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，所述接触材料(2)包括分别贴设于四个所述非光学表面(51)上的四个连接部(21)，四个所述连接部(21)与四个所述非光学表面(51)一一对应地设置；四个所述连接部(21)与所述外框(1)之间均设置有所述加载元件(4)。

4.根据权利要求3所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，各个所述连接部(21)与所述外框(1)之间均设置有多个所述加载元件(4)；其中，

6.根据权利要求2所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，所述外框(1)包括安装孔(12)，所述安装孔(12)为长方体结构，所述加载元件(4)与所述安装孔(12)的内壁连接。

7.根据权利要求6所述的全庞加莱光束偏振匀滑装置，其特征在于，所述安装孔(12)的内壁上设置有固定部(11)，所述固定部(11)内设置有固定孔，所述加载元件(4)在所述固定孔内可移动地设置。

8.一种全庞加莱光束偏振匀滑方法，其特征在于，所述全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种全庞加莱光束偏振匀滑方法，其特征在于，所述全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：

10.根据权利要求8所述的一种全庞加莱光束偏振匀滑方法，其特征在于，所述全庞加莱光束偏振匀滑方法包括：

技术总结
本发明提供了一种全庞加莱光束偏振匀滑装置及方法，全庞加莱光束偏振匀滑装置包括：透明窗口，透明窗口为长方体结构；透明窗口包括相对设置的两个光学表面和沿周向分布的四个非光学表面；加载组件，加载组件用于对透明窗口的非光学表面施加压力；压力传感器，位于加载元件和接触材料之间，压力传感器用于监测加载元件施加的压力；计算机，与压力传感器连接，用于接收压力传感器的信号；控制器，控制器用于接收计算机的信号，以根据计算机的信号，调节加载元件对压力传感器施加压力的大小。本发明解决了相关技术中调制装置中的晶体元件易损伤的技术问题。

技术研发人员：孙喜博,刘博武,谢雨,王文义,刘兰琴,袁强,胡必龙,田门吉雅,褚东亚
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4