상하이 광학 및 정밀 기계 연구소(SIPM), ICF 고전력 레이저 드라이버 진폭-주파수 변조(FM-to-AM) 연구에서 새로운 진전을 이루다

최근 중국과학원 상하이광학정밀기계연구소(SIPM) 고출력 레이저 물리학 합동연구소 연구팀이 링크 전체의 진폭-주파수 변조(FM-to-AM)를 분석했다. Shenguang II 업그레이드 장치. 그 결과는 "최종 광학계 및 타겟의 주파수 변조-진폭 변조의 이론적 분석 SG II-Up 레이저 설비의 최종 광학계 및 타겟의 주파수 변조-진폭 변조의 이론적 분석"으로 요약됩니다. 고출력 레이저 과학 및 공학 박사.
관성 제한 융합에서 레이저-표적 상호 작용을 최적화하려면 각 레이저 빔이 시간-전력 곡선과 목표 표면의 균일성을 잘 제어해야 합니다. 그리고 진폭-주파수 변조(FM-to-AM)는 고출력 레이저 장치의 시간-전력 프로파일에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 고출력 레이저 드라이버에서 대구경 광학 장치의 자극 브릴루앙 산란(SBS) 효과를 방지하고 보다 부드러운 목표 표면 강도 분포를 달성하려면 프런트엔드 시스템에 정현파 위상 변조를 기반으로 한 스펙트럼 확장 기술이 필요합니다. 이상적으로 순수 위상 변조는 시간적 특성에 영향을 미치지 않지만, FM 레이저가 불균일 전달 함수로 전송되면 주파수 변조가 진폭 변조로 변환됩니다. 고출력 레이저 드라이버의 경우 진폭-주파수 변조 생성 소스가 다양합니다. FM에서 AM으로의 변환을 억제하는 것은 시간-전력 프로필 제어가 최적의 레이저-표적 상호 작용에 영향을 미치고 진폭 변조에 의해 생성된 강도 피크가 광학 장치를 손상시키고 레이저 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요합니다. 현재 미국의 NIF 장치, 프랑스의 LMJ 장치, 중국의 Shenguang 시리즈 장치는 FM-to-AM 억제에 대한 일련의 연구 작업을 수행했습니다.
연구진은 편파 모드 분산과 군속도 분산으로 인한 진폭-주파수 변조를 해결하기 위해 단일 편파 전송 광섬유와 격자 기반 군속도 분산 보상 장치를 기반으로 한 전체 단일 편파 프런트 엔드 시스템을 채택했으며, 동시에 그들은 전체 스펙트럼 세그먼트 충실도 증폭 기술을 개발하고 증폭 시스템의 이득 축소 문제를 해결했으며 5% @ 0.3 nm 미만의 기본 주파수 시간 영역 변조 체제를 달성했습니다. 3G + 20G).
이 연구를 바탕으로 연구진은 나노초 단자와 타겟 표면에서 진폭-주파수 변조에 대한 평가 연구를 추가로 수행했으며, 그 결과 쐐기형 타겟 미러(WFL)의 입사 표면에서 변조 방식이 나타나는 것으로 나타났습니다. )는 19%인 반면, 분산 격자와 포커싱 시스템의 조합으로 인해 대상 표면의 변조 방식은 4.9%였습니다. 변조 방식의 50%가 고주파수 20GHz에서 나온다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 또한 스펙트럼 분산 평활화 단계에 사용되는 분산 격자는 시간 지연을 도입하고 분산 격자와 포커싱 렌즈의 결합 효과는 8 GHz(3 dB 대역폭)의 가우스 저역 통과 필터와 동일합니다. 20GHz에서 스펙트럼 성분의 투과율은 15% 미만이고 고주파 성분이 크게 필터링되어 대상 표면에서 변조 방식이 5.0%로 감소합니다. 대상 표면의 변조 방식은 5% 미만으로 감소됩니다.
이 작업은 ICF 고출력 레이저 드라이버 작동 중 진폭-주파수 변조를 모니터링하고, 터미널 광학 구성 요소의 로딩 용량을 평가하고, 레이저-표적 상호 작용을 평가하기 위한 중요한 기초를 제공합니다.
이 연구는 중국과학원의 전략적 우선 연구 프로그램의 지원을 받습니다.

그림 1: (a) 주 증폭기, (b) WFL 입사 평면, (c) 빔 샘플링 격자 및 (d) 3G 아래 대상 평면의 진폭-주파수 변조 및 해당 강도 스펙트럼 분포+ 20 G 이중 주파수 위상 변조.

그림 2: (a) 웨지 타겟 미러 이전(파란색)과 이후(빨간색)의 시간 영역 변조; (b) AM 스펙트럼 전달 함수