Šanhajas Optikas un precīzās tehnikas institūts (SIPM) gūst jaunus panākumus ICF lieljaudas lāzera draiveru amplitūdas-frekvences modulācijas (FM uz AM) pētniecībā

Nesen pētnieku grupa no Ķīnas Zinātņu akadēmijas (SIPM) Šanhajas Optiskās precizitātes un mehānisko pētījumu institūta Apvienotās lieljaudas lāzerfizikas laboratorijas ir analizējusi visas saites amplitūdas-frekvences modulāciju (FM–AM). no Shenguang II jaunināšanas ierīces. Rezultāti ir apkopoti kā "Frekvenču modulācijas no amplitūdas modulācijas teorētiskā analīze gala optikā un mērķī. Tika publicēta SG II-Up lāzera iekārtas galīgās optikas un mērķa frekvences modulācijas-amplitūdas modulācijas teorētiskā analīze". lieljaudas lāzerzinātnēs un inženierzinātnēs.
Optimizējot lāzera mērķa mijiedarbību inerciālās saplūšanas procesā, ir nepieciešams, lai katrs lāzera stars labi kontrolētu laika un jaudas līkni un mērķa virsmas vienmērīgumu. Un amplitūdas-frekvences modulācija (FM-AM) ir svarīgs faktors, kas ietekmē lieljaudas lāzerierīču laika un jaudas profilu. Lieljaudas lāzera draiveros, lai izvairītos no lielas apertūras optikas stimulētās Brillouin izkliedes (SBS) efekta un panāktu vienmērīgāku mērķa virsmas intensitātes sadalījumu, priekšgala sistēmā ir nepieciešama spektra paplašināšanas tehnika, kuras pamatā ir sinusoidālās fāzes modulācija. Ideālā gadījumā tīra fāzes modulācija neietekmē laika raksturlielumus, tomēr, ja FM lāzeri tiek pārraidīti ar nevienmērīgu pārraides funkciju, frekvences modulācija tiek pārveidota par amplitūdas modulāciju. Lieljaudas lāzera draiveriem amplitūdas-frekvences modulācijas ģenerēšanas avoti ir dažādi. FM-AM konversijas nomākšana ir kritiska, jo laika un jaudas profila kontrole ietekmē optimālo lāzera mērķa mijiedarbību un intensitātes maksimumi, ko rada amplitūdas modulācija, var sabojāt optiku un ietekmēt lāzera veiktspēju. Pašlaik NIF ierīce Amerikas Savienotajās Valstīs, LMJ ierīce Francijā un Shenguang ierīču sērija Ķīnā ir veikušas virkni pētījumu par FM-AM nomākšanu.
Pētnieki ir pieņēmuši visas vienas polarizācijas priekšgala sistēmu, kuras pamatā ir vienas polarizācijas pārraides šķiedra un uz režģi balstīta grupas ātruma dispersijas kompensācijas vienība, lai atrisinātu amplitūdas-frekvences modulāciju, ko izraisa polarizācijas režīma dispersija un grupas ātruma dispersija, un tajā pašā laikā viņi ir izstrādājuši pilna spektra segmenta precizitātes pastiprināšanas tehnoloģiju, atrisinājuši pastiprinājuma sistēmas pastiprinājuma sašaurināšanās problēmu un sasnieguši pamata frekvences laika domēna modulācijas režīmu, kas mazāks par 5% @ 0.3 nm ( 3G + 20G).
Pamatojoties uz šo darbu, pētnieki tālāk veica novērtējuma pētījumu par amplitūdas-frekvences modulāciju nanosekundes gala un mērķa virsmās, un rezultāti parādīja, ka modulācijas režīms uz ķīļveida mērķa spoguļa (WFL) krītošās virsmas. ) bija 19%, savukārt modulācijas režīms mērķa virsmā bija 4, 9%, pateicoties izkliedējošā režģa un fokusēšanas sistēmas kombinācijai. Ir vērts atzīmēt, ka 50% no modulācijas režīma nāk no augstfrekvences 20 GHz. Turklāt dispersīvais režģis, ko izmanto spektrālās dispersijas izlīdzināšanas stadijā, rada laika aizkavi, un dispersīvā režģa un fokusēšanas lēcas apvienotais efekts ir līdzvērtīgs Gausa zemfrekvences filtram ar frekvenci 8 GHz (3 dB joslas platums), kur spektrālās komponentes caurlaidība pie 20 GHz ir mazāka par 15%, un augstfrekvences komponents tiek ievērojami izfiltrēts, realizējot modulācijas režīma samazinājumu līdz 5,0% uz mērķa virsmas. Modulācijas režīms uz mērķa virsmas ir samazināts līdz mazāk nekā 5%.
Šis darbs nodrošina svarīgu pamatu amplitūdas-frekvences modulācijas uzraudzībai ICF lieljaudas lāzera draivera darbības laikā, termināla optisko komponentu slodzes novērtēšanai un lāzera mērķa mijiedarbības novērtēšanai.
Šo darbu atbalsta Ķīnas Zinātņu akadēmijas Stratēģiskās prioritārās pētniecības programma.

1. attēls. Amplitūdas-frekvences modulācija un attiecīgie intensitātes spektrālie sadalījumi (a) galvenajā pastiprinātājā, (b) WFL krītošajā plaknē, (c) staru kūļa paraugu ņemšanas režģī un (d) mērķa plaknē 3G režīmā + 20 G divfrekvences fāzes modulācija.

2. attēls: a) laika domēna modulācija pirms (zils) un pēc (sarkans) ķīļa mērķa spoguļa; b) AM spektrālās pārneses funkcija