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复杂激光系统中平板光学元件的调频-调幅效应的研究

王雨雷 张昀 付万琴 吕志伟 周宇 邓青华 丁磊

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复杂激光系统中平板光学元件的调频-调幅效应的研究

王雨雷, 张昀, 付万琴, 吕志伟, 周宇, 邓青华, 丁磊

Investigation on FM-to-AM conversation of the optical flat plates in complex laser systems

Wang Yu-Lei, Zhang Yun, Fu Wan-Qin, Lü Zhi-Wei, Zhou Yu, Deng Qing-Hua, Ding Lei
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  • 为了抑制大口径光学元件中的受激Brillouin散射效应,并满足打靶过程中束匀滑的要求, 目前高能激光驱动器大都采用了正弦相位调制脉冲.然而,这类脉冲在复杂激光系统中传输时, 会出现明显的调频-调幅(FM-to-AM)效应.研究这种效应的来源,对提升激光系统的整体输出性能至关重要. 对复杂激光系统中一直被人们所忽视的平板光学元件带来的FM-to-AM效应进行了理论研究和数值模拟. 数值模拟结果表明,通过平板光学元件的次数越多调制深度越大,呈线性递增趋势,当通过次数为10次时, 调制深度高达22.2%;并且平板光学元件对各谱线的过滤也各不相同,当前端选用的中心波长为1054 nm时, 平板光学对各谱线的过滤作用非常小.提出通过改变中心波长来减小FM-to-AM效应, 这对于复杂激光系统的设计具有重要的指导意义.
    At present, in most high-power laser drivers the phase modulation is used to suppress the effect of stimulated Brillouin scattering and meet the requirement for target surface light intensity uniformity. However, the modulated pulses show intense FM-to-AM effect after transmitted through a complex laser system. Analyzing the source of this effect is essential to the improvement of the output performance of whole laser system. In this paper, the theoretical analysis and the numerical simulation of the FM-to-AM conversion of the optical flat plates are investigated, which has been ignored by many researchers. The simulation results show that the more the laser passes through the optical flat plates, the deeper the modulation will be (for example, the modulation depth will be as high as 22.2% when transmitting ten times), and it follows a linearly increasing trend. What's more, the different flat optical elements have different spectral filtering effects. When the central wavelength of the front-end is chosen to be 1054 nm, the spectral filtering effect is very weak. To our knowledge, the reduction of the FM-to-AM conversion by changing the central wavelength is presented for the first time.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61008005)、中国博士后科学基金和特别资助基金(批准号: 20090450966, 201003428)、 黑龙江省博士后基金(批准号: LBH-Z09128)、中央高校基本科研业务费专项基金(批准号: HIT. KLOF. 2010037) 和哈尔滨工业大学科研创新基金(批准号: HIT. NSRIF. 2009010)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61008005), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 20090450966) and Special Foundation (Grant No. 201003428), the Heilongjiang Postdoctoral Science Foundation, China (Grant No. LBH-Z09128), Natural Scientific Research Innovation Foundation in Harbin Institute of Technology, China (Grant No. HIT. NSRIF. 2009010) and the Fundamental Research Funds for the Gentral Universities, China (Grant No. HIT. KLOF. 2010037).
    [1]

    Haynam C A, Wegner P J, Auerbach J M, Bowers M W, Dixit S N, Erbert G V, Heestand G M, Henesian M A, Hermann M R, Jancaitis K S, Manes K R, Marshall C D, Mehta N C, Menapace J, Moses E, Murray J R, Nostrand M C, Orth C D, Patterson R, Sacks R A, Shaw M J, Spaeth M, Sutton S B, Williams W H, Widmayer C C, White R K, Yang S T, van Wonterghem B M 2007 Appl. Opt. 46 3276

    [2]

    Lindl J D, Amedt P, Berger R H, Glendinning S G, Glenzer S H, Hann S W, Landen R L, Suter L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [3]

    Guo S F, Lu Q S, Zhou P, Zeng X W, Deng S Y, Cheng X A 2004 Acta Phys. Sin. 53 3766 (in Chinese) [郭少锋, 陆启生, 周萍, 曾学文, 邓少永, 程湘爱 2004 物理学报 53 3766]

    [4]

    Zhang R, Wang J J, Su J Q, Liu L Q, Ding L, Tang J, Liu H, Jing F, Zhang X M 2010 Acta Phys. Sin. 59 6290 (in Chinese) [张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 丁磊, 唐军, 刘华, 景峰, 张小民 2010 物理学报 59 6290]

    [5]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q, Zhu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 5824 (in Chinese) [江秀娟, 周申蕾, 林尊琪, 朱俭 2006 物理学报 55 5824]

    [6]

    Hocquet S, Lacroix G, Penninckx D 2009 Appl. Opt. 48 2515

    [7]

    Murray J R, Smith J R, Ehrlich R B, Karazys D T, Thompson C E, Weiland T L, Wilcox R B 1989 J. Opt. Soc. Am. B 6 2402

    [8]

    Rothenberg J E, Browning D F, Wilcox R B 1999 Proc. SPIE 3492 51

    [9]

    Peter J W, Mark W B, Gaylen V E 2004 Proc. SPIE 5341 146

    [10]

    Hocquet S, Penninckx D, Bordenave E, Gouedard C, Jaouen Y 2008 Appl. Opt. 47 3338

    [11]

    Huang X D, Zhang X M, Wang J J, Xu D P, Zhang R, Lin H H, Deng Y, Geng Y C, Yu X Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 1857 (in Chinese) [黄小东, 张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋 2010 物理学报 59 1857]

    [12]

    Lu X H, Wang J F, Jiang Y E, Fan W, Li X C 2011 Chin. J. Lasers 38 502012 (in Chinese) [卢兴华, 王江峰, 姜有恩, 范薇, 李学春 2011 中国激光 38 502012]

    [13]

    Li F, Ji F, Gu C, Zheng H, Gao K, Xu L X, Ming H 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 1818 (in Chinese) [李锋, 纪帆, 顾春, 郑欢, 高昆, 许立新, 明海 2006 强激光与粒子束 18 1818]

    [14]

    Xu D P, Wang J J, Li M Z, Lin H H, Zhang R, Deng Y, Deng Q H, Huang X D, Wang M Z, Ding L, Tang J 2010 Opt. Express 18 6621

    [15]

    Hocquet S, Penninckx D, Gleyze J F, Gouédard C, Jaouën Y 2010 Appl. Opt. 49 1104

    [16]

    Geng Y C, Su J Q, Zhang R, Mo L, Wang F, Liu L Q, Wang W Y 2009 Chin. J. Lasers 36 302 (in Chinese) [耿远超, 粟敬钦, 张锐, 莫磊, 王方, 刘兰琴, 王文义 2009 中国激光 36 302]

    [17]

    Cao H B, Lu X Q, Li L B, Yin X H, Ma W X, Zhu J, Fan D Y 2011 Appl. Opt. 50 3609

    [18]

    Sébastien V, Jacques L, Denis P 2011 Opt. Lett. 36 88

    [19]

    Shi S X, Wang X E, Liu J S 2008 Physical Optics and Applied Optics (1st Ed.) (Xi'an:Xi'an University of Electronic Science and Technology Press) p69 (in Chinese) [石顺祥, 王学恩, 刘劲松 2008 物理光学与应用光学(第一版) (西安:西安电子科技大学出版社) 第69页]

  • [1]

    Haynam C A, Wegner P J, Auerbach J M, Bowers M W, Dixit S N, Erbert G V, Heestand G M, Henesian M A, Hermann M R, Jancaitis K S, Manes K R, Marshall C D, Mehta N C, Menapace J, Moses E, Murray J R, Nostrand M C, Orth C D, Patterson R, Sacks R A, Shaw M J, Spaeth M, Sutton S B, Williams W H, Widmayer C C, White R K, Yang S T, van Wonterghem B M 2007 Appl. Opt. 46 3276

    [2]

    Lindl J D, Amedt P, Berger R H, Glendinning S G, Glenzer S H, Hann S W, Landen R L, Suter L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [3]

    Guo S F, Lu Q S, Zhou P, Zeng X W, Deng S Y, Cheng X A 2004 Acta Phys. Sin. 53 3766 (in Chinese) [郭少锋, 陆启生, 周萍, 曾学文, 邓少永, 程湘爱 2004 物理学报 53 3766]

    [4]

    Zhang R, Wang J J, Su J Q, Liu L Q, Ding L, Tang J, Liu H, Jing F, Zhang X M 2010 Acta Phys. Sin. 59 6290 (in Chinese) [张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 丁磊, 唐军, 刘华, 景峰, 张小民 2010 物理学报 59 6290]

    [5]

    Jiang X J, Zhou S L, Lin Z Q, Zhu J 2006 Acta Phys. Sin. 55 5824 (in Chinese) [江秀娟, 周申蕾, 林尊琪, 朱俭 2006 物理学报 55 5824]

    [6]

    Hocquet S, Lacroix G, Penninckx D 2009 Appl. Opt. 48 2515

    [7]

    Murray J R, Smith J R, Ehrlich R B, Karazys D T, Thompson C E, Weiland T L, Wilcox R B 1989 J. Opt. Soc. Am. B 6 2402

    [8]

    Rothenberg J E, Browning D F, Wilcox R B 1999 Proc. SPIE 3492 51

    [9]

    Peter J W, Mark W B, Gaylen V E 2004 Proc. SPIE 5341 146

    [10]

    Hocquet S, Penninckx D, Bordenave E, Gouedard C, Jaouen Y 2008 Appl. Opt. 47 3338

    [11]

    Huang X D, Zhang X M, Wang J J, Xu D P, Zhang R, Lin H H, Deng Y, Geng Y C, Yu X Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 1857 (in Chinese) [黄小东, 张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋 2010 物理学报 59 1857]

    [12]

    Lu X H, Wang J F, Jiang Y E, Fan W, Li X C 2011 Chin. J. Lasers 38 502012 (in Chinese) [卢兴华, 王江峰, 姜有恩, 范薇, 李学春 2011 中国激光 38 502012]

    [13]

    Li F, Ji F, Gu C, Zheng H, Gao K, Xu L X, Ming H 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 1818 (in Chinese) [李锋, 纪帆, 顾春, 郑欢, 高昆, 许立新, 明海 2006 强激光与粒子束 18 1818]

    [14]

    Xu D P, Wang J J, Li M Z, Lin H H, Zhang R, Deng Y, Deng Q H, Huang X D, Wang M Z, Ding L, Tang J 2010 Opt. Express 18 6621

    [15]

    Hocquet S, Penninckx D, Gleyze J F, Gouédard C, Jaouën Y 2010 Appl. Opt. 49 1104

    [16]

    Geng Y C, Su J Q, Zhang R, Mo L, Wang F, Liu L Q, Wang W Y 2009 Chin. J. Lasers 36 302 (in Chinese) [耿远超, 粟敬钦, 张锐, 莫磊, 王方, 刘兰琴, 王文义 2009 中国激光 36 302]

    [17]

    Cao H B, Lu X Q, Li L B, Yin X H, Ma W X, Zhu J, Fan D Y 2011 Appl. Opt. 50 3609

    [18]

    Sébastien V, Jacques L, Denis P 2011 Opt. Lett. 36 88

    [19]

    Shi S X, Wang X E, Liu J S 2008 Physical Optics and Applied Optics (1st Ed.) (Xi'an:Xi'an University of Electronic Science and Technology Press) p69 (in Chinese) [石顺祥, 王学恩, 刘劲松 2008 物理光学与应用光学(第一版) (西安:西安电子科技大学出版社) 第69页]

  • [1] 罗文, 张飞舟, 张建柱. 激光主动照明均匀性影响因素及其规律. 物理学报, 2022, 71(15): 154203. doi: 10.7498/aps.71.20220420
    [2] 范钰婷, 朱恩旭, 赵超樱, 谭维翰. 基于电光晶体平板部分相位调制动态产生涡旋光束. 物理学报, 2022, 71(20): 207801. doi: 10.7498/aps.71.20220835
    [3] 罗文, 陈天江, 张飞舟, 邹凯, 安建祝, 张建柱. 基于阶梯相位调制的窄谱激光主动照明均匀性. 物理学报, 2021, 70(15): 154207. doi: 10.7498/aps.70.20210228
    [4] 周天益. 基于随机场照射的最优微波成像. 物理学报, 2019, 68(5): 055201. doi: 10.7498/aps.68.20182122
    [5] 肖鸿晶, 黄超, 唐玉龙, 徐剑秋. 基于时间透镜系统的冲击脉冲产生与特性研究. 物理学报, 2019, 68(15): 154201. doi: 10.7498/aps.68.20190246
    [6] 戴殊韬, 江涛, 吴丽霞, 吴鸿春, 林文雄. 单脉冲时间精确可控的单纵模Nd:YAG激光器. 物理学报, 2019, 68(13): 134202. doi: 10.7498/aps.68.20190393
    [7] 张熙程, 方龙杰, 庞霖. 强散射过程中基于奇异值分解的光学传输矩阵优化方法. 物理学报, 2018, 67(10): 104202. doi: 10.7498/aps.67.20172688
    [8] 杜军, 杨娜, 李峻灵, 曲彦臣, 李世明, 丁云鸿, 李锐. 相位调制激光多普勒频移测量方法的改进. 物理学报, 2018, 67(6): 064204. doi: 10.7498/aps.67.20172049
    [9] 吴庚坤, 宋金宝, 樊伟. 畸形波电磁散射特性分析及其特征识别标识的研究. 物理学报, 2017, 66(13): 134302. doi: 10.7498/aps.66.134302
    [10] 刘雅坤, 王小林, 粟荣涛, 马鹏飞, 张汉伟, 周朴, 司磊. 相位调制信号对窄线宽光纤放大器线宽特性和受激布里渊散射阈值的影响. 物理学报, 2017, 66(23): 234203. doi: 10.7498/aps.66.234203
    [11] 袁强, 赵文轩, 马睿, 张琛, 赵伟, 王爽, 冯晓强, 王凯歌, 白晋涛. 基于偏振光相位调制的超衍射极限空间结构光研究. 物理学报, 2017, 66(11): 110201. doi: 10.7498/aps.66.110201
    [12] 张利明, 周寿桓, 赵鸿, 张昆, 郝金坪, 张大勇, 朱辰, 李尧, 王雄飞, 张浩彬. 780W全光纤窄线宽光纤激光器. 物理学报, 2014, 63(13): 134205. doi: 10.7498/aps.63.134205
    [13] 杜军, 赵卫疆, 曲彦臣, 陈振雷, 耿利杰. 基于相位调制器与Fabry-Perot干涉仪的激光多普勒频移测量方法. 物理学报, 2013, 62(18): 184206. doi: 10.7498/aps.62.184206
    [14] 齐晓庆, 高春清, 辛璟焘, 张戈. 基于激光光束轨道角动量的8位数据信号产生与检测的实验研究. 物理学报, 2012, 61(17): 174204. doi: 10.7498/aps.61.174204
    [15] 苏倩倩, 张国文, 蒲继雄. 高斯光束经表面有缺陷的厚非线性介质的传输特性. 物理学报, 2012, 61(14): 144208. doi: 10.7498/aps.61.144208
    [16] 罗博文, 董建绩, 王晓, 黄德修, 张新亮. 基于相位调制和线性滤波的多信道多功能光学微分器. 物理学报, 2012, 61(9): 094213. doi: 10.7498/aps.61.094213
    [17] 马阎星, 王小林, 周朴, 马浩统, 赵海川, 许晓军, 司磊, 刘泽金, 赵伊君. 大气湍流对多抖动法相干合成技术中相位调制信号的影响. 物理学报, 2011, 60(9): 094211. doi: 10.7498/aps.60.094211
    [18] 黄小东, 张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋. 色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响. 物理学报, 2010, 59(3): 1857-1862. doi: 10.7498/aps.59.1857
    [19] 朱常兴, 冯焱颖, 叶雄英, 周兆英, 周永佳, 薛洪波. 利用原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量. 物理学报, 2008, 57(2): 808-815. doi: 10.7498/aps.57.808
    [20] 蔡冬梅, 凌 宁, 姜文汉. 纯相位液晶空间光调制器拟合泽尼克像差性能分析. 物理学报, 2008, 57(2): 897-903. doi: 10.7498/aps.57.897
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-18
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

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