[发明专利]惯性约束聚变装置中基于光克尔效应的径向光束匀滑方法

权利要求书

1.一种惯性约束聚变装置中基于光克尔效应的径向光束匀滑方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在激光驱动的惯性约束聚变装置光传输链中，加入一径向光束匀滑装置，选择此装置中皮秒激光器(11)输出的波长与光传输链中激光束的波长不同的高斯脉冲，并调节高斯脉冲的半高全宽脉宽T_w和光强I_p参数值；

(2)将步骤(1)所述的高斯脉冲耦合至径向光束匀滑装置中光纤脉冲堆积单元(12)中，此高斯脉冲经光纤脉冲堆积单元(12)中的分束器(14)分成多路子高斯脉冲，调节各路光纤(16)长度L_i使各子高斯脉冲经不同的时间延迟，最后经光纤脉冲堆积单元(12)中的合束器(15)合成为周期性高斯脉冲，即泵浦光；

(3)将步骤(2)中所述周期性高斯脉冲经径向光束匀滑装置中的透镜(13)和二向色镜(3)耦合至所述惯性约束聚变装置光传输链中；

(4)在步骤(3)中所述周期性高斯脉冲经径向光束匀滑装置中光克尔介质(4)时，光克尔介质受到周期性高斯脉冲作用产生周期性的球面位相调制，并实时调制所述光传输链中激光束的透射波前；同时周期性高斯脉冲经光克尔介质后被径向光束匀滑装置中滤光元件(5)滤除；

(5)在步骤(4)中所述光传输链中激光束的透射波前受到周期性球面位相调制后，依次经光传输链中主放大系统(6)、反射镜(7)和连续相位板(8)，再经聚焦透镜(9)聚焦到靶面(10)；激光束的远场光斑尺寸发生周期性变化，引起远场焦斑内部散斑在径向快速扫动，在较短积分时间内实现对靶面的径向匀滑，即改善对靶面辐照的均匀性。

2.根据权利要求1所述的径向光束匀滑方法，其特征在于所述步骤(1)中加入径向光束匀滑装置，是在惯性约束聚变装置光传输链中于预放大系统(2)和主放大系统(6)之间加入；所述径向光束匀滑装置包括皮秒激光器(11)，光纤脉冲堆积单元(12)，透镜(13)，二向色镜(3)，光克尔介质(4)和滤光元件(5)；其中光纤脉冲堆积单元(12)由分束器(14)、多路光纤(16)和合束器(15)组成。

3.根据权利要求1或2所述的径向光束匀滑方法，其特征在于所述步骤(4)中光克尔介质(4)受到周期性高斯脉冲作用后，其折射率会引起变化，折射率表示为以下公式：

n＝n₀+n₂I_p(1)

式中n₀为光克尔介质的本征折射率，n₂为光克尔系数，I_p为泵浦光峰值强度。

4.根据权利要求1所述的径向光束匀滑方法，其特征在于所述步骤(4)中的激光束的透射波前表示为下式：

式中，k＝2π/λ为波失，λ为激光束波长；d为光克尔介质厚度，I_p为泵浦光峰值强度，w为1/e束腰宽度，h为时间延迟因子，T_w为高斯脉冲的半高全宽的脉宽。

5.根据权利要求1或4所述的径向光束匀滑方法，其特征在于所述步骤(5)中在积分时间Δt内，远场光强分布为：

式中，Δt为积分时间，E₀为激光束近场的光场分布，为连续相位板(CPP)的附加相位，“FT”表示傅里叶变换，“||”表示取绝对值。

6.根据权利要求1或2所述的径向光束匀滑方法，其特征在于所述光克尔介质(4)为石墨烯、或二硫化碳。