Šangajski institut za optiku i precizne mašine (SIPM) pravi novi napredak u ICF istraživanju amplitudno-frekventne modulacije (FM-to-AM) drajvera lasera velike snage

Nedavno je istraživački tim iz Zajedničke laboratorije za lasersku fiziku velike snage, Šangajskog instituta za optičku preciznost i mehanička istraživanja, Kineske akademije nauka (SIPM), analizirao amplitudno-frekvencijsku modulaciju (FM-to-AM) cijele veze. uređaja za nadogradnju Shenguang II. Rezultati su sažeti kao "Teorijska analiza modulacije frekvencijske modulacije do amplitude na finalnoj optici i cilju Objavljena je teorijska analiza modulacije frekvencijske modulacije do amplitude na finalnoj optici i meti laserskog postrojenja SG II-Up". u Laserskoj nauci i inženjerstvu velike snage.
U optimizaciji interakcije laser-cilja u inercijskoj fuziji, potrebno je da svaki laserski snop ima dobru kontrolu krivulje vremena i snage i uniformnosti površine mete. A amplitudno-frekvencijska modulacija (FM-to-AM) je važan faktor koji utiče na profil vremenske snage laserskih uređaja velike snage. U laserskim drajverima velike snage, kako bi se izbjegao efekat stimuliranog Brillouinovog raspršenja (SBS) optike velikog otvora i kako bi se postigla glatkija raspodjela intenziteta ciljne površine, potrebna je tehnika proširenja spektra zasnovana na sinusoidnoj faznoj modulaciji u prednjem sistemu. U idealnom slučaju, čista fazna modulacija ne utiče na vremenske karakteristike, međutim, kada se FM laseri emituju sa neujednačenom funkcijom prenosa, modulacija frekvencije se pretvara u amplitudnu modulaciju. Za laserske drajvere velike snage, izvori generisanja amplitudno-frekventne modulacije su različiti. Suzbijanje FM-u-AM konverzije je kritično jer kontrola profila vremenske snage utječe na optimalnu interakciju laser-meta i zato što vrhovi intenziteta generirani amplitudnom modulacijom mogu oštetiti optiku i utjecati na performanse lasera. Trenutno su NIF uređaj u Sjedinjenim Državama, LMJ uređaj u Francuskoj i serija uređaja Shenguang u Kini sproveli niz istraživačkih radova na suzbijanju FM-to-AM.
Istraživači su usvojili potpuno jednopolarizacijski front-end sistem baziran na jednopolarizacijskom prijenosnom vlaknu i jedinici za kompenzaciju grupne disperzije brzine na rešetki kako bi riješili amplitudno-frekvencijsku modulaciju uzrokovanu disperzijom polarizacionog moda i disperzijom grupne brzine, a na u isto vrijeme, razvili su tehnologiju pojacanja vjernosti segmenta punog spektra, riješili problem sužavanja pojačanja sistema za pojačavanje i postigli režim modulacije u vremenskom domenu osnovne frekvencije manji od 5% @ 0.3 nm ( 3G + 20G).
Na osnovu ovog rada, istraživači su dalje izveli studiju evaluacije amplitudno-frekventne modulacije na nanosekundnom terminalu i ciljnim površinama, a rezultati su pokazali da je modulacijski režim na upadnoj površini klinastog ciljnog zrcala (WFL). ) iznosio je 19%, dok je režim modulacije na ciljnoj površini bio 4,9% zbog kombinacije disperzivne rešetke i sistema fokusiranja. Vrijedi napomenuti da 50% modulacionog režima dolazi od visokofrekventnih 20 GHz. Pored toga, disperzivna rešetka koja se koristi u fazi izglađivanja spektralne disperzije uvodi vremensko kašnjenje, a kombinovani efekat disperzivne rešetke i sočiva za fokusiranje je ekvivalentan Gausovom niskopropusnom filteru na 8 GHz (3 dB propusni opseg), gde propusnost spektralne komponente na 20 GHz je manja od 15%, a visokofrekventna komponenta se značajno filtrira, čime se ostvaruje redukcija modulacionog režima na 5,0% na ciljnoj površini. Modulacijski režim na ciljnoj površini je smanjen na manje od 5%.
Ovaj rad pruža važnu osnovu za praćenje amplitudno-frekventne modulacije tokom rada ICF laserskog drajvera velike snage, procjenu kapaciteta opterećenja terminalnih optičkih komponenti i procjenu interakcije laser-meta.
Ovaj rad je podržan od strane Strateškog prioritetnog istraživačkog programa Kineske akademije nauka.

Slika 1: Amplitudno-frekvencijska modulacija i odgovarajuća spektralna raspodjela intenziteta na (a) glavnom pojačalu, (b) upadnoj ravni WFL, (c) rešetki uzorkovanja zraka i (d) ciljnoj ravni pod 3G + 20 G dvofrekventna fazna modulacija.

Slika 2: (a) Modulacija u vremenskom domenu prije (plavo) i poslije (crveno) klinastog ciljnog ogledala; (b) AM spektralna prijenosna funkcija