百皮秒激光脉冲高效放大方法研究.pdf

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1、百皮秒激光脉冲高效放大方法研究INVESTIGATIONONEFFICIENTAMPLIFICATIONOFLASERPULSESINHUNDRED-PICOSECOND胡凌霄2012年7月国内图书分类号：O437.2学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文百皮秒激光脉冲高效放大方法研究硕士研究生：胡凌霄导师：吕志伟教授申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437.2U.D.C:535Dis

2、sertationfortheMaser’sDegreeinEngineeringINVESTIGATIONONEFFICIENTAMPLIFICATIONOFLASERPULSESINHUNDRED-PICOSECONDCandidate：HuLingxiaoSupervisor：Prof.LuZhiweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation：Dept.ofOpto-electronicsInforma

3、tionScienceandTechnologyDateofOralExamination：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要适用于纳秒级的主振荡-功率放大(MOPA)、飞秒级的啁啾脉冲放大(CPA)和布里渊放大(SBA)方法一直被应用在相应的“聚变点火”方案之中。随着“冲击点火”方案的提出，由于所需百皮秒脉冲面临着B-积分受限、放大率低、造价高等困难，因此得到在百皮秒较适用的放大方法变得十分迫切。鉴于激光

4、系统巨额的投资，对放大规律进行模拟研究、分析比较变得尤为重要。论文在百皮秒下以脉冲的峰值功率放大率、能量提取率、脉冲宽度、能量提取率、峰值B-积分及脉冲波形作为表征脉冲放大规律的指标，通过数值模拟对三种放大方法进行了探索研究。首先，根据MOPA、CPA和SBS三种放大方法的作用机理，对百皮秒下适用于三种放大方法的理论模型进行了选择，并求得了相应的数值计算模型。其次，针对MOPA放大，得到了在小信号放大情况和饱和放大情况下，脉冲在不同传输长度下的波形变化并分析了原因，针对传输长度和小信号增益系数对放大的影响，在不同功率密度下对脉冲的传输放

5、大进行了模拟，获得了相应的放大规律及参量的选取依据；针对CPA放大，研究了非线性效应(增益窄化、自相位调制和增益饱和)对出射脉冲波形及压缩的影响，得到了相应的波形变化，针对传输长度对放大的影响，得到了不同长度下放大指标的变化规律；由于放大机理差别，针对SBS放大，研究了泵浦光参数、介质参数、相对延时和池长等参量对放大规律的影响，得到了百皮秒下参量的选择规律。最后，基于所得到的三种放大方法百皮秒下的放大规律，在百皮秒高功率情况下，针对放大长度和种子光峰值功率大小对放大规律的影响进行了模拟优化，得到了峰值功率放大十倍以上、脉宽基本不展宽的参

6、数选择依据，并通过综合比较分析，讨论了三种放大方法在给定条件的可行性及优缺点。关键词百皮秒；数值模拟；主振荡-功率放大；啁啾脉冲放大；布里渊放大-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFornanosecondMasterOscillator-PowerAmplification(MOPA)technology,femtosecondChirpedPulseAmplification(CPA)techniqueandBrillouinAmplification(SBA)technologyhasbeenappliedtoth

7、ecorresponding"FusionIgnition"programs.Withtheproposingof"ImpactIgnition",facedwiththedifficultiessuchastheB-integralislimited,lowenergymagnification,highercostetc.totherequiredhundred-picosecondpulse,andthereforetogetthemoreapplicablehundred-picosecondamplificationtechn

8、ologybecomesveryurgent.Duetothehugeinvestment,thesimulationandanalysisoftheamplificationbecomeparticula