等離子體鏡是一種有效提升高功率超短脈沖激光信噪比的方法,但在一部分實(shí)驗(yàn)中使用等離子體鏡后焦斑出現(xiàn)了退化現(xiàn)象。為了定量研究等離子體鏡的焦斑退化問題,提出基于等離子體膨脹和衍射傳輸?shù)臅r(shí)空聚焦多步傳輸算法,通過光束質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)定量分析等離子體膨脹時(shí)間、波前誤差幅值和空間頻率對(duì)焦斑退化的影響。仿真結(jié)果表明,等離子體鏡引起的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑退化主要是由等離子體膨脹時(shí)間和波前誤差引起的等離子體膨脹不均勻所致,其中,等離子體膨脹時(shí)間是主導(dǎo)因素。并且波前誤差的幅度越大、空間頻率越低,對(duì)聚焦能力的影響相對(duì)越大。從高信噪比、高功率激光系統(tǒng)輸出能力的角度考慮,對(duì)于使用等離子體鏡的高功率超短脈沖激光系統(tǒng)提出時(shí)空上的光束質(zhì)量要求,以避免遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑的退化問題。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

PM時(shí)空聚焦多步傳輸算法模型示意圖

高功率超短脈沖PM聚焦系統(tǒng)的示意圖如圖2(a）所示。首先，脈沖經(jīng)離軸拋物鏡（OAP）反射聚焦到基片上，基片表面產(chǎn)生PM來反射脈沖。由于整個(gè)過程中無非線性增長(zhǎng)和B積分的影響，離軸拋物鏡可被認(rèn)為是理想的聚焦元件。其次，離軸拋物鏡沒有單色像差和展寬效應(yīng)，滿足線性傳輸條件。綜上所述，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將離軸拋物面鏡認(rèn)為是理想的無像差透鏡。2.1 等離子體膨脹的相位調(diào)制

利用PM時(shí)空聚焦多步傳輸算法，在初始光場(chǎng)中引入誤差調(diào)制，計(jì)算光場(chǎng)經(jīng)過PM調(diào)制后的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑，并通過光束質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)表征其光束質(zhì)量。引入的隨機(jī)波前誤差可表示為[20-21]式中：Ci為波前誤差的幅值；Ri(-1,1）表示從-1到1的隨機(jī)分布；*表示卷積運(yùn)算；Six和Siy分別代表x和y方向的空間尺寸。系統(tǒng)中的總誤差為不同空間頻率誤差的疊加。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3024104