Το Ινστιτούτο Οπτικής και Μηχανημάτων Ακριβείας της Σαγκάης (SIPM) σημειώνει νέα πρόοδο στην έρευνα διαμόρφωσης πλάτους-συχνότητας (FM-to-AM) προγράμματος οδήγησης λέιζερ υψηλής ισχύος ICF

Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα από το Joint Laboratory of High Power Laser Physics, Shanghai Institute of Optical Precision and Mechanical Research, China Academy of Sciences (SIPM), ανέλυσε τη διαμόρφωση πλάτους-συχνότητας (FM-to-AM) ολόκληρης της σύνδεσης της συσκευής αναβάθμισης Shenguang II. Τα αποτελέσματα συνοψίζονται ως "Theoretical analysis of frequency modulation-to-amplitude modulation on the final optics and target Theoretical analysis of frequency modulation-to-amplitude modulation on the final optics and target of the SG II-Up laser facility" δημοσιεύτηκε στην Επιστήμη και τη Μηχανική Λέιζερ Υψηλής Ισχύος.
Για τη βελτιστοποίηση της αλληλεπίδρασης λέιζερ-στόχου στην αδρανειακή σύντηξη περιορισμού, απαιτείται κάθε δέσμη λέιζερ να έχει καλό έλεγχο της καμπύλης ισχύος-χρόνου και της ομοιομορφίας της επιφάνειας στόχου. Και η διαμόρφωση πλάτους-συχνότητας (FM-to-AM) είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει το προφίλ χρόνου ισχύος των συσκευών λέιζερ υψηλής ισχύος. Σε προγράμματα οδήγησης λέιζερ υψηλής ισχύος, προκειμένου να αποφευχθεί το φαινόμενο διεγερμένης σκέδασης Brillouin (SBS) των οπτικών μεγάλων διαφραγμάτων και για να επιτευχθεί πιο ομαλή κατανομή της έντασης της επιφάνειας στόχου, απαιτείται μια τεχνική διεύρυνσης φάσματος βασισμένη σε ημιτονοειδή διαμόρφωση φάσης στο μπροστινό σύστημα. Στην ιδανική περίπτωση, η διαμόρφωση καθαρής φάσης δεν επηρεάζει τα χρονικά χαρακτηριστικά, ωστόσο, όταν τα λέιζερ FM μεταδίδονται με μια ανομοιόμορφη συνάρτηση μεταφοράς, η διαμόρφωση συχνότητας μετατρέπεται σε διαμόρφωση πλάτους. Για προγράμματα οδήγησης λέιζερ υψηλής ισχύος, οι πηγές δημιουργίας διαμόρφωσης πλάτους-συχνότητας ποικίλλουν. Η καταστολή της μετατροπής FM σε AM είναι κρίσιμη επειδή ο έλεγχος προφίλ χρόνου ισχύος επηρεάζει τη βέλτιστη αλληλεπίδραση λέιζερ-στόχου και επειδή οι κορυφές έντασης που δημιουργούνται από τη διαμόρφωση πλάτους μπορούν να βλάψουν τα οπτικά και να επηρεάσουν την απόδοση του λέιζερ. Προς το παρόν, η συσκευή NIF στις Ηνωμένες Πολιτείες, η συσκευή LMJ στη Γαλλία και η σειρά συσκευών Shenguang στην Κίνα έχουν πραγματοποιήσει μια σειρά ερευνητικών εργασιών για την καταστολή του FM-to-AM.
Οι ερευνητές υιοθέτησαν το μπροστινό σύστημα εξ ολοκλήρου μονής πόλωσης που βασίζεται σε ίνα μετάδοσης μονής πόλωσης και μονάδα αντιστάθμισης ομαδικής ταχύτητας διασποράς με βάση το πλέγμα για να λύσουν τη διαμόρφωση πλάτους-συχνότητας που προκαλείται από τη διασπορά τρόπου πόλωσης και τη διασπορά ταχύτητας ομάδας και Ταυτόχρονα, ανέπτυξαν την τεχνολογία ενίσχυσης πιστότητας τμήματος πλήρους φάσματος, έλυσαν το πρόβλημα περιορισμού του κέρδους του συστήματος ενίσχυσης και πέτυχαν το βασικό καθεστώς διαμόρφωσης χρονικού τομέα συχνότητας μικρότερο από 5% @ 0.3 nm ( 3G + 20G).
Με βάση αυτή την εργασία, οι ερευνητές διεξήγαγαν περαιτέρω μια μελέτη αξιολόγησης της διαμόρφωσης πλάτους-συχνότητας στο τερματικό νανοδευτερόλεπτο και τις επιφάνειες στόχου, και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το καθεστώς διαμόρφωσης στην προσπίπτουσα επιφάνεια του σφηνοειδούς καθρέφτη στόχου (WFL ) ήταν 19%, ενώ το καθεστώς διαμόρφωσης στην επιφάνεια στόχο ήταν 4,9% λόγω του συνδυασμού πλέγματος διασποράς και συστήματος εστίασης. Αξίζει να σημειωθεί ότι το 50% του καθεστώτος διαμόρφωσης προέρχεται από τα 20 GHz υψηλής συχνότητας. Επιπλέον, το πλέγμα διασποράς που χρησιμοποιείται στο στάδιο εξομάλυνσης φασματικής διασποράς εισάγει μια χρονική καθυστέρηση και το συνδυασμένο αποτέλεσμα του πλέγματος διασποράς και του φακού εστίασης είναι ισοδύναμο με ένα χαμηλοπερατό φίλτρο Gauss στα 8 GHz (3 dB εύρος ζώνης), όπου το η μετάδοση της φασματικής συνιστώσας στα 20 GHz είναι μικρότερη από 15%, και η συνιστώσα υψηλής συχνότητας φιλτράρεται σημαντικά, επιτυγχάνοντας τη μείωση του καθεστώτος διαμόρφωσης στο 5,0% στην επιφάνεια στόχο. Το καθεστώς διαμόρφωσης στην επιφάνεια στόχο μειώνεται σε λιγότερο από 5%.
Αυτή η εργασία παρέχει μια σημαντική βάση για την παρακολούθηση της διαμόρφωσης πλάτους-συχνότητας κατά τη λειτουργία του οδηγού λέιζερ υψηλής ισχύος ICF, την αξιολόγηση της ικανότητας φόρτωσης των τερματικών οπτικών στοιχείων και την αξιολόγηση της αλληλεπίδρασης λέιζερ-στόχου.
Αυτή η εργασία υποστηρίζεται από το Στρατηγικό Ερευνητικό Πρόγραμμα Προτεραιότητας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.

Εικόνα 1: Διαμόρφωση πλάτους-συχνότητας και αντίστοιχες φασματικές κατανομές έντασης σε (α) τον κύριο ενισχυτή, (β) το επίπεδο πρόσπτωσης WFL, (γ) το πλέγμα δειγματοληψίας δέσμης και (δ) το επίπεδο στόχου κάτω από 3G + 20 G Διαμόρφωση φάσης διπλής συχνότητας.

Εικόνα 2: (α) Διαμόρφωση τομέα χρόνου πριν από (μπλε) και μετά (κόκκινο) τον καθρέφτη στόχου σφήνας. (β) Συνάρτηση φασματικής μεταφοράς ΑΜ