A Sanghaji Optikai és Precíziós Gépek Intézete (SIPM) új előrelépést tett az ICF nagyteljesítményű lézer-meghajtó amplitúdó-frekvencia moduláció (FM-AM) kutatásában

A közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia (SIPM) Shanghai Optikai Precíziós és Mechanikai Kutatóintézete (SIPM) Nagyteljesítményű Lézerfizikai Közös Laboratóriumának kutatócsoportja elemezte a teljes kapcsolat amplitúdó-frekvencia modulációját (FM-AM) a Shenguang II frissítő eszköz. Az eredményeket a következőképpen foglaljuk össze: "A frekvenciamoduláció-amplitúdó moduláció elméleti elemzése a végső optikán és a célponton Megjelent a frekvenciamoduláció-amplitúdó moduláció elméleti elemzése az SG II-Up lézerberendezés végső optikáján és célpontján". nagy teljesítményű lézertudomány és mérnöki szakon.
A lézer-cél kölcsönhatás optimalizálásához inerciális elzárt fúzióban szükséges, hogy minden lézersugár jól szabályozza az idő-teljesítmény görbét és a célfelület egyenletességét. Az amplitúdó-frekvencia moduláció (FM-AM) pedig fontos tényező, amely befolyásolja a nagy teljesítményű lézeres eszközök idő-teljesítmény profilját. A nagyteljesítményű lézermeghajtókban a nagy apertúrájú optika stimulált Brillouin-szórás (SBS) hatásának elkerülése és a simább célfelületi intenzitáseloszlás elérése érdekében szinuszos fázismoduláción alapuló spektrumszélesítő technika szükséges a front-end rendszerben. Ideális esetben a tiszta fázismoduláció nem befolyásolja az időbeli jellemzőket, azonban ha az FM lézereket nem egyenletes átviteli funkcióval továbbítják, a frekvenciamoduláció amplitúdómodulációvá alakul. A nagy teljesítményű lézer-meghajtók esetében az amplitúdó-frekvencia moduláció generálásának forrásai változatosak. Az FM-AM konverzió elnyomása kritikus fontosságú, mivel az idő-teljesítmény profil szabályozása befolyásolja az optimális lézer-cél kölcsönhatást, és mivel az amplitúdómoduláció által generált intenzitáscsúcsok károsíthatják az optikát és befolyásolhatják a lézer teljesítményét. Jelenleg az Egyesült Államokban a NIF-eszköz, a franciaországi LMJ-készülék, Kínában pedig a Shenguang sorozatú készülékek egy sor kutatómunkát végeztek az FM-AM-be való visszaszorítással kapcsolatban.
A kutatók az egypolarizációs átviteli szálon és rács alapú csoportsebesség-diszperziós kompenzációs egységen alapuló, teljesen egypolarizációs front-end rendszert alkalmaztak a polarizációs módus diszperzió és a csoportsebesség diszperzió által okozott amplitúdó-frekvencia moduláció megoldására. Ezzel egyidejűleg kifejlesztették a teljes spektrumú szegmenshűségű erősítési technológiát, megoldották az erősítőrendszer erősítési szűkítési problémáját, és elérték az alapfrekvencia időtartomány modulációs rezsimjét, amely kevesebb, mint 5% @ 0.3 nm ( 3G + 20G).
E munka alapján a kutatók további kiértékelő vizsgálatot végeztek az amplitúdó-frekvencia modulációról a nanoszekundumos terminálon és a célfelületeken, és az eredmények azt mutatták, hogy az ék alakú céltükör (WFL) beeső felületén a modulációs rezsim. ) 19%, míg a modulációs rezsim a célfelületen 4,9% volt a diszperzív rács és a fókuszáló rendszer kombinációja miatt. Érdemes megjegyezni, hogy a modulációs rendszer 50%-a a 20 GHz-es nagyfrekvenciás frekvenciából származik. Ezenkívül a spektrális diszperziós simítási szakaszban használt diszperzív rács késleltetést vezet be, és a diszperzív rács és a fókuszáló lencse együttes hatása egyenértékű egy 8 GHz-es (3 dB sávszélességű) Gauss-féle aluláteresztő szűrővel, ahol a a spektrális komponens transzmittanciája 20 GHz-en kisebb, mint 15%, és a nagyfrekvenciás komponens jelentősen kiszűrődik, megvalósítva a modulációs rezsim 5,0%-ra csökkenését a célfelületen. A modulációs rendszer a célfelületen 5% alá csökken.
Ez a munka fontos alapot ad az amplitúdó-frekvencia moduláció monitorozására az ICF nagy teljesítményű lézer meghajtó működése során, a terminál optikai komponensek terhelhetőségének értékelésére, valamint a lézer-cél kölcsönhatás felmérésére.
Ezt a munkát a Kínai Tudományos Akadémia stratégiai prioritású kutatási programja támogatja.

1. ábra: Amplitúdó-frekvencia moduláció és a megfelelő intenzitás spektrális eloszlások (a) a fő erősítőn, (b) a WFL beeső síkon, (c) a nyaláb mintavételi rácson és (d) a célsíkon 3G alatt + 20 G kétfrekvenciás fázismoduláció.

2. ábra: (a) Időtartomány moduláció az ék céltükör előtt (kék) és után (piros); (b) AM spektrális átviteli függvény