用于ICF激光等離子體診斷的長焦深光學(xué)元件研究.pdf

1、在慣性約束核聚變(ICF)系統(tǒng)的打靶實(shí)驗(yàn)中，通常采用ThOmson散射的方法對靶場產(chǎn)生的激光等離子體電子與離子溫度、密度等參數(shù)進(jìn)行診斷，以監(jiān)測激光與靶的耦合效率。為提高診斷的空間分辨率，確定不同等離子區(qū)域的等離子體參數(shù)，要求診斷光束聚焦后具有長焦深、小焦斑、小旁瓣等特點(diǎn)。由于現(xiàn)有的普通透鏡、折衍混合元件、衍射元件等聚焦元件都無法滿足Thomson散射診斷的要求。因此，尋求同時(shí)滿足長焦深和小焦斑要求的聚焦技術(shù)是激光等離子體測量中一個急待解

2、決的難題。 本文以我國ICF驅(qū)動裝置的研制為背景，以發(fā)展長焦深技術(shù)、滿足ICF的Thonlson散射診斷系統(tǒng)對長焦深元件的迫切需求為目標(biāo)，根據(jù)Thomson散射診斷系統(tǒng)對聚焦光束的具體要求，我們提出將對數(shù)型軸錐鏡(Axicon)與邊緣勻滑、中心切趾等光信息處理技術(shù)相結(jié)合用于ICF的激光等離子體診斷實(shí)驗(yàn)，從而不僅改善了Axicon的長焦深性能，還拓展了軸錐鏡的應(yīng)用領(lǐng)域。理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，這種方法能夠很好地滿足Thoms

3、on診斷系統(tǒng)的要求。 針對對數(shù)型Axicon的非球面結(jié)構(gòu)加工難題，本文采用非線性相位擬合法設(shè)計(jì)了應(yīng)用于ICF的等離子體Thomson診斷系統(tǒng)的長焦深簡單透鏡。該長焦深透鏡僅用兩個或者多個球面結(jié)構(gòu)而同樣實(shí)現(xiàn)了對數(shù)型Axicon的長焦深性能。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是易加工、制作成本低，在普通的光學(xué)裝置上就很容易實(shí)現(xiàn)。非線性相位擬合光學(xué)元件設(shè)計(jì)方法為光學(xué)元件的設(shè)計(jì)提供了新的思路。 文章最后針對對數(shù)型Axicon和長焦深透鏡在ICF中的