Instituto de Óptica e Máquinas de Precisão de Xangai (SIPM) faz novos progressos na pesquisa de modulação de amplitude-frequência de driver de laser de alta potência da ICF (FM-to-AM)

Recentemente, uma equipe de pesquisa do Laboratório Conjunto de Física de Laser de Alta Potência, Instituto de Precisão Óptica e Pesquisa Mecânica de Xangai, Academia Chinesa de Ciências (SIPM), analisou a modulação amplitude-frequência (FM-para-AM) de todo o link. do dispositivo de atualização Shenguang II. Os resultados são resumidos como "Análise teórica da modulação de frequência para modulação de amplitude na óptica final e alvo. A análise teórica da modulação de frequência para modulação de amplitude na óptica final e alvo da instalação de laser SG II-Up" foi publicada em Ciência e Engenharia de Laser de Alta Potência.
Ao otimizar a interação laser-alvo na fusão por confinamento inercial, é necessário que cada feixe de laser tenha um bom controle da curva tempo-potência e da uniformidade da superfície alvo. E a modulação amplitude-frequência (FM para AM) é um fator importante que afeta o perfil tempo-potência de dispositivos laser de alta potência. Em drivers de laser de alta potência, a fim de evitar o efeito de espalhamento Brillouin estimulado (SBS) da óptica de grande abertura e obter uma distribuição de intensidade de superfície alvo mais suave, uma técnica de ampliação de espectro baseada na modulação de fase senoidal é necessária no sistema front-end. Idealmente, a modulação de fase pura não afeta as características temporais, porém, quando os lasers FM são transmitidos com uma função de transferência não uniforme, a modulação de frequência é convertida em modulação de amplitude. Para drivers de laser de alta potência, as fontes de geração de modulação de amplitude-frequência são variadas. A supressão da conversão FM para AM é crítica porque o controle do perfil tempo-potência afeta a interação ideal do laser-alvo e porque os picos de intensidade gerados pela modulação de amplitude podem danificar a óptica e afetar o desempenho do laser. Atualmente, o dispositivo NIF nos Estados Unidos, o dispositivo LMJ na França e a série de dispositivos Shenguang na China realizaram uma série de trabalhos de pesquisa sobre a supressão de FM para AM.
Os pesquisadores adotaram o sistema front-end de polarização totalmente único baseado em fibra de transmissão de polarização única e unidade de compensação de dispersão de velocidade de grupo baseada em grade para resolver a modulação de amplitude-frequência causada pela dispersão do modo de polarização e dispersão de velocidade de grupo, e no ao mesmo tempo, eles desenvolveram a tecnologia de amplificação de fidelidade de segmento de espectro total, resolveram o problema de estreitamento de ganho do sistema de amplificação e alcançaram o regime de modulação no domínio do tempo de frequência fundamental de menos de 5% @ 0,3 nm ( 3G + 20G).
Com base neste trabalho, os pesquisadores realizaram ainda um estudo de avaliação da modulação amplitude-frequência no terminal de nanossegundos e nas superfícies alvo, e os resultados mostraram que o regime de modulação na superfície incidente do espelho alvo em forma de cunha (WFL ) foi de 19%, enquanto o regime de modulação na superfície alvo foi de 4,9% devido à combinação de grade dispersiva e sistema de focagem. Vale ressaltar que 50% do regime de modulação vem da alta frequência de 20 GHz. Além disso, a grade dispersiva usada no estágio de suavização de dispersão espectral introduz um atraso de tempo, e o efeito combinado da grade dispersiva e da lente de foco é equivalente a um filtro passa-baixo gaussiano a 8 GHz (largura de banda de 3 dB), onde o a transmitância do componente espectral em 20 GHz é inferior a 15%, e o componente de alta frequência é filtrado significativamente, realizando a redução do regime de modulação para 5,0% na superfície alvo. O regime de modulação na superfície alvo é reduzido para menos de 5%.
Este trabalho fornece uma base importante para monitorar a modulação amplitude-frequência durante a operação do driver laser de alta potência ICF, avaliando a capacidade de carga dos componentes ópticos terminais e avaliando a interação laser-alvo.
Este trabalho é apoiado pelo Programa de Pesquisa Estratégica Prioritária da Academia Chinesa de Ciências.

Figura 1: Modulação de amplitude-frequência e distribuições espectrais de intensidade correspondentes em (a) o amplificador principal, (b) o plano incidente WFL, (c) a rede de amostragem de feixe e (d) o plano alvo sob 3G + 20 Modulação de fase de dupla frequência G.

Figura 2: (a) Modulação no domínio do tempo antes (azul) e depois (vermelho) do espelho alvo em cunha; (b) Função de transferência espectral AM