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《中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)》 2008年
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大容差光纤耦合系统的研究

袁军行  
【摘要】: 惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)是当前核聚变研究的主要方向之一,对人类和平利用热核能意义重大。激光束焦斑的时间特性诊断是激光惯性约束聚变的重要组成部分。由于ICF光路的特殊性,采用光纤对激光束进行取样势在必行,方便合理地将光束取样到诊断模块是实现激光束时间诊断的关键。 目前,时间诊断模块的光纤取样系统存在装调困难,取样成功率低的不足。本文围绕如何实现激光到光纤的大容差耦合展开研究工作,主要内容包括以下几个方面: 1.对影响耦合效率的主要因素进行了讨论,建立了三个位置偏差-耦合效率模型,指出角度偏差是影响耦合效率的主要因素。 2.研究了阶跃型石英光纤色散特性对不同脉宽高斯脉冲波形的影响。理论分析表明,阶跃型石英光纤可以不失真地传输纳秒级高斯脉冲。 3.从保证耦合效率、提高耦合容差角度出发,提出基于大口径聚焦透镜结合四分之一节距自聚焦透镜可以同时提高径向和角度容差的耦合方案。仿真分析表明,该耦合方案可以在保证一定耦合效率的同时,显著提高耦合系统的容差能力。 4.针对时间诊断模块对光束全口径取样的特殊要求,建立了匀光棒时间匀化理论模型,提出了通过将入射光束打散匀化后再耦合至光纤的耦合方案。同时研究了不同截面形状的匀光棒在不同耦合方式下对不同波长光束的匀化特性,建立了考察匀化性能的评价指标。 5.设计了验证匀光效果的实验方案,从不同方面考察了匀光棒的匀化性能,并对结果进行了深入分析。
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