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激光惯性约束核聚变(Inertial Confinemerlt Fusion—ICF)的核心思想在于利用高能量的激光脉冲照射热核燃料微靶球,在高温高压的条件下产生聚变。ICF装置输出激光脉冲的能量水平决定了系统的规模和成本,为降低激光链路高通量条件的SBS效应,保护大口径石英光学元件,有效的解决办法之一是在系统中采用位相调制单元将激光光谱进行展宽。但是宽谱光在系统的传输放大过程中会带来幅度调制效应(FM—AM效应),导致光脉冲在时域波形出现尖峰振荡,影响激光脉冲的整形能力,并降低系统的安全运行能量。
本论文对相位调制后的相关幅度调制效应进行了深入的理论分析,认为该效应是宽谱光各个频谱在系统中传输的不均匀性造成的,并重点就增益窄化和保偏光纤PMD两种因素对该效应的影响进行了数值分析和实验研究。
第一章、简要概述了惯性约束核聚变的发展历程,对国外针对幅度调制效应的两种不同补偿技术-采用液晶光阀和采用可调法布里-珀罗滤波器的原理进行了介绍和对比。
第二章、对ICF高功率激光装置中的幅度调制效应进行了详细的理论分析,给出了不同条件下幅度调制深度的计算方法,并对典型因素引起的幅度调制效应进行分类探讨。
第三章、对第二章中幅度调制效应理论分析的结果进行了实验验证;同时对采用可调法布里-珀罗滤波器进行补偿的技术路线进行了探讨,设计了一套可供实用的补偿装置;并且对位相调制单元的监控进行了不同方案的比较分析和原理实验。
第四章、总结。
本文系统分析了幅度调制效应的相关影响因素,并针对目前神光II第九路系统中现有的幅度调制效应的特点进行了分析和研究。本文发现,与位相调制的带宽相比,激光中心波长相对于窄带增益介质增益峰值波长的失谐量对脉冲幅度调制深度的影响更为显著,并通过实验对其进行了验证,从而有力推进了第九路的研制工作进展。另外针对将来的工程应用提出并实验验证了位相调制展宽的监控方案,为神光II第九路在更高通量下运行提供了必要而有效的技术保障手段。