【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及能量光電子應用，尤其涉及一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置及其實現方法。
技術介紹
1、隨著激光技術的不斷發展和成熟，高功率激光具有越來越廣泛的應用，深刻地影響了多個行業的發展。對于高峰值功率激光而言，在多種應用領域均要求激光脈沖具有一定的重復頻率、脈沖寬度、脈沖能量及脈沖形狀。特別的，在激光驅動的“慣性約束聚變”(icf)研究中，要求精確控制激光脈沖的波形和能量，以便更好的將激光束聚焦到腔靶內，以便在腔靶內創造高溫、均勻、干凈的輻照場，從而對靶丸進行壓縮，實現聚變反應。具體過程是強激光在與腔靶作用過程中產生的光束對靶丸進行輻照和壓縮，當壓縮后靶丸的溫度和密度達到適當條件時，聚變即發生。沖擊波在icf的靶丸壓縮階段起重要作用，但使用單一沖擊波，無論對靶所施加的激光強度有多大，最大壓縮限制因子都在4以內。為了以較小能量的沖擊波去獲得更高的壓縮因子，必須通過一個連續多重的沖擊波執行等熵壓縮來實現。連續多重的沖擊波可利用精密整形的多臺階激光脈沖產生，使得靶表面的壓力逐漸增加，每次產生的沖擊強度就會增加，從而達到有效壓縮的目的，提高聚變成功幾率。
2、研究人員(gowda，di?nicola，j，and?heebner，j.high?fidelity?pulse?shapingforthe?national?ignition?facility.united?states:n.p.，2023)在nif裝置利用任意波形發生器、幅度調制器和雙級調制器從45ns的方波光脈沖中，整形出對比度為275:1的多臺階型激光
3、研究人員(宗兆玉，許黨朋，田小程等。高精度整形激光脈沖產生技術研究.中國激光，2017，44(01)：237-243)采用級聯幅度調制器的方法產生了超高對比度的整形激光脈沖，但是精密物理實驗還要求多臺階激光脈沖具有特定的光延遲量及脈沖能量大小，而不僅僅是高對比度。
4、通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：
5、(1)nif裝置利用任意波形發生器、幅度調制器和雙級調制器從45ns的方波光脈沖中，整形出對比度為275:1的多臺階型脈沖。但其造價成本較高，且產生的多臺階型脈沖的對比度較低。
6、(2)采用級聯幅度調制器的方法可以產生超高對比度的多臺階型脈沖，但是，精密物理實驗還要求多臺階激光脈沖具有特定的光延遲量及脈沖能量大小，而不僅僅是高對比度。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置及其實現方法，解決了現有的任意波形發生器生成的激光脈沖在脈沖能量較低時，脈沖穩定性較差、激光脈沖時域合束裝置中激光脈沖的光纖光延遲量和脈沖能量難以進行精密調控，或者其他合束方法會對合束后的激光束質量產生影響的技術問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，沿著激光信號傳輸方向設置有單縱模光纖激光器、1×2分束器、任意波形發生器、幅度調制器、可調光衰減器、可調光纖延遲線和2×1合束器，所述單縱模光纖激光器與所述1×2分束器連接，所述1×2分束器與所述幅度調制器連接，所述任意波形發生器與所述幅度調制器通過射頻線連接，所述幅度調制器與所述可調光衰減器連接，所述可調光衰減器與所述可調光纖延遲線連接，所述可調光纖延遲線與所述2×1合束器連接，最后實現激光脈沖精密合束輸出。
3、其中，所述幅度調制器、所述可調光衰減器、所述可調光纖延遲線的數量均為兩個，分別為第一幅度調制器、第二幅度調制器、第一可調光衰減器、第二可調光衰減器、第一可調光纖延遲線和第二可調光纖延遲線，所述1×2分束器、所述第一幅度調制器、第一可調光衰減器、所述第一可調光纖延遲線和所述2×1合束器依次連接，所述1×2分束器、所述第二幅度調制器、第二可調光衰減器、所述第二可調光纖延遲線和所述2×1合束器依次連接，所述任意波形發生器分別與所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器連接。
4、其中，所述單縱模光纖激光器，用于產生小寬帶連續波激光信號，所述單縱模光纖激光器的輸出功率≥20mw，所述1×2分束器，用于將所述單縱模光纖激光器輸入的連續光脈沖進行等分分束。
5、其中，所述任意波形發生器，用于按照工作時序先發出初始整形電脈沖，并將其加載到所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器的射頻接收端，分別將激光信號調制為初始激光整形脈沖a和b，其幅值均為a0。
6、其中，所述第一幅度調制器、所述第二幅度調制器均為馬赫-曾德干涉儀型光強度調制器，在所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器中，電脈沖注入和輸出光強之間有著嚴格的對應關系，當在所述第一幅度調制器或所述第二幅度調制器上施加一個沿時域變化的電脈沖時，輸出光強在時域上也將發生相對應的變化，通過精密控制初始整形電脈沖的產生時間、幅度大小以及脈沖寬度，實現激光信號的時域精密整形輸出。
7、其中，所述第一可調光衰減器和所述第二可調光衰減器，分別用于將所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器初始生成的激光脈沖的脈沖幅值，按照需求進行進一步精確的可調諧衰減，所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器引入的衰減量分別為α1和α2，當脈沖a和b經過光可調衰減器后，其振幅分別變為α1a0和α2a0。
8、其中，所述第一可調光纖延遲線和所述第二可調光纖延遲線，分別用于將所述第一幅度調制器和所述第二幅度調制器初始生成的激光脈沖的光程按照需求進行進一步精準的調諧，引入的延遲為δt。假設a脈沖的延遲不發生改變，a脈沖時間函數的表達式為f(t)，延遲線對脈沖b引入的延遲為δt。則經過可調延遲線調節后，脈沖b的時間函數變為f(t-δt)。
9、其中，所述2×1合束器，用于將所述第一可調光纖延遲線和所述第二可調光纖延遲線輸出的兩路脈沖激光進行合束，并將兩路脈沖在時域上進行線性疊加，綜合以上因素，合并后的脈沖形狀可以用以下公式描述：
10、p(t)＝α1a0·f(t)+α2a0·f(t-δt)
11、這個公式表示了在時間t處，合并后脈沖的幅度是兩個脈沖幅度的線性疊加。其中，α1a0和α2a0分別表示兩個脈沖經過衰減后的幅度，假設a脈沖的延遲不發生改變，a脈沖時間函數的表達式為f(t)，延遲線對脈沖b引入的延遲為δt。則經過可調延遲線調節后，脈沖b的時間函數變為f(t-δt)，p(t)表示合束后的脈沖形狀函數。
12、其中，所述單縱模光纖激光器、所述1×2分束器連接、所述幅度調制器、所述可調光衰減器、所述可調光纖延遲線連接、所述2×1合束器的輸出端均切8°斜角，以防止在接續過程中，反射光反射回激光器諧振腔內，對激光器造成損傷。
13、本專利技術還提供了一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置的實現方法，包括以下步驟：
14、通過第一幅度調制器和第二幅度調制器在任意波形發生器的通道(1)和通道(2)產生的初始整形電脈沖的驅動下，將單縱模本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
2.如權利要求1所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
3.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
4.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
5.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
6.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
7.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
8.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
9.如權利要求1所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
10.一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置的實現方法，應用于權利要求1至權利要求9中任一項所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
2.如權利要求1所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
3.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
4.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
5.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精密合束裝置，其特征在于，
6.如權利要求2所述的高對比度的激光脈沖時域精...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黎志剛，田小程，李曉暉，張銳，范浩，張新立，周丹丹，唐群植，金奇，張良，呂宏偉，楊萬里，楊小亮，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第三十四研究所，
類型：發明
國別省市：
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