三类构型激光脉冲压缩器光栅拼接误差容限比较

胡摇; 王逍; 朱启华

doi:10.7498/aps.60.124205

摘要

建立了包含拼接光栅的三类典型构型(双程Z型、X型及菱型)激光脉冲压缩器的理论模型. 利用光线追迹法计算压缩器引入的相位变化,结合傅里叶变换的方法仿真分析并比较了各压缩器相应的光栅拼接误差容限. 以远场焦斑峰值能量下降到理想值的0.9倍为限确定了三类压缩器光栅拼接误差容限,明确了不同构型激光脉冲压缩器对拼接误差的敏感程度. 这对脉冲压缩器的选型和设计具有指导意义.

关键词:

Theoretical models of three types (two-pass Z-type, X-type and diamond-type) of laser pulse compressors containing grating mosaics are developed. The corresponding grating mosaic error tolerances are calculated and analyzed with a simulation method adopting ray-tracing phase analysis and Fourier transform. The mosaic error tolerances corresponding to 0.9 of ideal far-field intensity maximum (Strehl ratio equivalent to 0.9) in the case of three types of compressor are determined. The simulation shows different sensitivities of respective compressor configurations to grating mosaic errors,which can help to select the configuration and the design parameters of laser pulse compressor.

Keywords:

作者及机构信息

1.
北京理工大学光电学院, 北京 100081;

2.
清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084;

3.
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900

基金项目: 国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金(批准号:10976002)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;

2.
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China;

3.
Research Center of Laser Fusion, Chinese Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China

参考文献

[1]	Clery D 2010 Science 328 808
[2]	Tanaka K A 2009 Nucl. Fusion 49 104004
[3]
[4]	Jitsuno T, Motokoshi S, Okamoto T, Mikami T, Smith D, Schattenburg M, Kitamura H, Matsuo H, Kawasaki T, Kondo K, Shiraga H, Nakata Y, Habara H, Tsubakimoto K, Kodama R, Tanaka K, Miyanaga N, Mima K 2008 J. Phys. Conf. Ser. 112 032002
[5]
[6]	Qiao J, Kalb A, Nguyen T, Bunkenburg J, Canning D, Kelly J H 2008 Opt. Lett. 33 1684
[7]
[8]	Habara H, Xu G, Jitsuno T, Kodama R, Suzuki K, Sawai K, Kondo K, Miyanaga N, Tanaka K A, Mima K, Rushford M, Britten J A, Barty C P J 2010 Opt. Lett. 35 1783
[9]
[10]	Hornung M, Bdefeld R, Kessler A, Hein J, Kaluza M C 2010 Opt. Lett. 35 2073
[11]
[12]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Wang X, Guo Y, Huang Z, Liu H J, Ying C T 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 1619 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、王逍、郭仪、黄征、刘红婕、应纯同 2006 强激光与粒子束 18 1619]
[13]
[14]	Zhang T, Yonemura M, Kato Y 1998 Opt. Commun. 145 367
[15]
[16]
[17]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Liu H J, Wang X, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5233 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、刘红婕、王逍、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5233]
[18]
[19]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Liu H J, Wang X, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5227 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、刘红婕、王逍、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5227]
[20]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Wang X, Liu H J, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5784 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、王逍、刘红婕、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5784]
[21]
[22]	Ma X M, Dai Y P, Zhu J Q 2007 Acta Opt. Sin. 27 701 (in Chinese) [马雪梅、戴亚平、朱健强 2007 光学学报 27 701]
[23]
[24]	Ma X M, Dai Y P, Zhu J Q 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 1117 (in Chinese) [马雪梅、戴亚平、朱健强 2007 强激光与粒子束 19 1117]
[25]

施引文献

[1]	Clery D 2010 Science 328 808
[2]	Tanaka K A 2009 Nucl. Fusion 49 104004
[3]
[4]	Jitsuno T, Motokoshi S, Okamoto T, Mikami T, Smith D, Schattenburg M, Kitamura H, Matsuo H, Kawasaki T, Kondo K, Shiraga H, Nakata Y, Habara H, Tsubakimoto K, Kodama R, Tanaka K, Miyanaga N, Mima K 2008 J. Phys. Conf. Ser. 112 032002
[5]
[6]	Qiao J, Kalb A, Nguyen T, Bunkenburg J, Canning D, Kelly J H 2008 Opt. Lett. 33 1684
[7]
[8]	Habara H, Xu G, Jitsuno T, Kodama R, Suzuki K, Sawai K, Kondo K, Miyanaga N, Tanaka K A, Mima K, Rushford M, Britten J A, Barty C P J 2010 Opt. Lett. 35 1783
[9]
[10]	Hornung M, Bdefeld R, Kessler A, Hein J, Kaluza M C 2010 Opt. Lett. 35 2073
[11]
[12]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Wang X, Guo Y, Huang Z, Liu H J, Ying C T 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 1619 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、王逍、郭仪、黄征、刘红婕、应纯同 2006 强激光与粒子束 18 1619]
[13]
[14]	Zhang T, Yonemura M, Kato Y 1998 Opt. Commun. 145 367
[15]
[16]
[17]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Liu H J, Wang X, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5233 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、刘红婕、王逍、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5233]
[18]
[19]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Liu H J, Wang X, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5227 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、刘红婕、王逍、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5227]
[20]	Zuo Y L, Wei X F, Zhu Q H, Wang X, Liu H J, Huang Z, Guo Y, Ying C T 2007 Acta Phys. Sin. 56 5784 (in Chinese) [左言磊、魏晓峰、朱启华、王逍、刘红婕、黄征、郭仪、应纯同 2007 56 5784]
[21]
[22]	Ma X M, Dai Y P, Zhu J Q 2007 Acta Opt. Sin. 27 701 (in Chinese) [马雪梅、戴亚平、朱健强 2007 光学学报 27 701]
[23]
[24]	Ma X M, Dai Y P, Zhu J Q 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 1117 (in Chinese) [马雪梅、戴亚平、朱健强 2007 强激光与粒子束 19 1117]
[25]

[1]	吴长茂, 唐熊忻, 夏媛媛, 杨瀚翔, 徐帆江. 用于空间相机设计的高精度光线追迹方法. , 2023, 72(8): 084201. doi: 10.7498/aps.72.20222463
[2]	雒亮, 夏辉, 刘俊圣, 费家乐, 谢文科. 基于元胞自动机的气动光学光线追迹算法. , 2020, 69(19): 194201. doi: 10.7498/aps.69.20200532
[3]	张书赫, 邵梦, 周金华. 光线庞加莱球法构建的结构光场及其传输特性研究. , 2018, 67(22): 224204. doi: 10.7498/aps.67.20180918
[4]	张书赫, 梁振, 周金华. 运用四元数分析椭球微粒所受的光阱力. , 2017, 66(4): 048701. doi: 10.7498/aps.66.048701
[5]	丁浩林, 易仕和, 朱杨柱, 赵鑫海, 何霖. 不同光线入射角度下超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究. , 2017, 66(24): 244201. doi: 10.7498/aps.66.244201
[6]	时雷, 马挺, 吴浩煜, 孙青, 马金栋, 路桥, 毛庆和. 基于耗散孤子种子的啁啾脉冲光纤放大系统输出特性. , 2016, 65(8): 084203. doi: 10.7498/aps.65.084203
[7]	张磊, 李金增. 水中受激布里渊散射脉冲的反常压缩. , 2014, 63(5): 054202. doi: 10.7498/aps.63.054202
[8]	叶荣, 张彬, 李恪宇. 利用群速度匹配的级联二阶非线性实现超短激光脉冲压缩. , 2013, 62(9): 094212. doi: 10.7498/aps.62.094212
[9]	陈灿, 佟亚军, 谢红兰, 肖体乔. Laue弯晶聚焦特性的光线追迹研究. , 2012, 61(10): 104102. doi: 10.7498/aps.61.104102
[10]	郑狄, 潘炜. 非线性光纤环镜在受激布里渊散射慢光级联系统中的可行性研究. , 2011, 60(6): 064210. doi: 10.7498/aps.60.064210
[11]	方进勇, 黄惠军, 张治强, 黄文华, 江伟华. 基于圆柱谐振腔的高功率微波脉冲压缩系统. , 2011, 60(4): 048404. doi: 10.7498/aps.60.048404
[12]	岑兆丰, 李晓彤. 热应力双折射介质中的光传输研究. , 2010, 59(8): 5784-5790. doi: 10.7498/aps.59.5784
[13]	马文文, 李曙光, 尹国冰, 冯荣普, 付博. 反常色散锥形微结构光纤中高效率脉冲压缩研究. , 2010, 59(7): 4720-4725. doi: 10.7498/aps.59.4720
[14]	叶凡, 薛飞彪, 郭存, 李正宏, 杨建伦, 徐荣昆, 章法强, 金永杰. 利用凸晶摄谱仪获取Z箍缩等离子体X辐射单色图像. , 2008, 57(3): 1792-1795. doi: 10.7498/aps.57.1792
[15]	左言磊, 魏晓峰, 朱启华, 王逍, 刘红婕, 黄征, 郭仪, 应纯同. 单程拼接光栅压缩池系统中光栅缝隙的衍射效应. , 2007, 56(10): 5784-5789. doi: 10.7498/aps.56.5784
[16]	李德荣, 吕晓华, 吴萍, 骆清铭, 陈伟, 曾绍群. 声光偏转器扫描飞秒激光的时间色散补偿. , 2006, 55(9): 4729-4733. doi: 10.7498/aps.55.4729
[17]	邬鹏举, 李玉德, 林晓燕, 刘安东, 孙天希. x射线在毛细导管中传输的模拟计算. , 2005, 54(10): 4478-4482. doi: 10.7498/aps.54.4478
[18]	陈晓伟, 朱毅, 刘军, 冷雨欣, 葛晓春, 李儒新, 徐至展. 飞秒激光脉冲在正色散固体材料中的自压缩. , 2005, 54(11): 5178-5183. doi: 10.7498/aps.54.5178
[19]	宋振明, 庞冬青, 张志刚, 王清月. 超短光脉冲在分段中空光波导中的光谱展宽和脉冲压缩. , 2005, 54(6): 2769-2773. doi: 10.7498/aps.54.2769
[20]	刘俭辉, 丁永奎, 谭莉, 胡智勇, 李世忱. 色散渐减光纤的脉冲压缩研究. , 2004, 53(5): 1373-1377. doi: 10.7498/aps.53.1373

计量

文章访问数: 7702
PDF下载量: 673
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板