上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室利用相干調(diào)制成像(CMI)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大口徑激光束波前的在線精密測量，通過片后取樣方式，可同時測量光束遠(yuǎn)場和近場的強(qiáng)度和相位。在以色列的國家激光裝置(NLF)上的實(shí)測結(jié)果表明，該方法近場分辨率為1.5mm，波前測量精度達(dá)到十分之一波長，在性能上明顯優(yōu)于Rochester大學(xué)在美國的激光驅(qū)動器上所采用的技術(shù)。該測量技術(shù)的出現(xiàn)對高功率激光驅(qū)動器性能的進(jìn)一步提升具有直接意義。
測量激光驅(qū)動器的光束質(zhì)量的傳統(tǒng)方法一般是通過直接測量遠(yuǎn)近場強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)，由于孔徑大和功率高等原因，測量機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，而且由于不能對相位進(jìn)行測量，所提供的信息量有限。哈特曼傳感器可以在線檢測光束的相位分布，但分辨率過低。為了實(shí)現(xiàn)波前相位的精密測量并進(jìn)而檢測光束的近場和遠(yuǎn)場分布，Rochester大學(xué)和美國能源部慣性約束聚變辦公室合作，用近十年時間發(fā)展出了一套基于傳統(tǒng)CDI (Coherent Diffractive Imaging）方法的測量技術(shù)，并進(jìn)行了175發(fā)次的實(shí)際打靶試驗(yàn)，取得了較好的測量效果。但由于該方法需要以哈特曼傳感器測量為基礎(chǔ)，體積過大而限制了其使用范圍。高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室采用國際上新出現(xiàn)的CMI技術(shù)所研制的測量系統(tǒng)，其核心部分僅僅是一塊“毛玻璃”和一臺CCD，整體尺寸小于15cm×5cm×5cm，可以放置于驅(qū)動器的任何位置甚至靶球內(nèi)部進(jìn)行測量。該技術(shù)不僅可以用于光束波前的在線檢測，理論上還可以用于激光等離子體診斷，是一種通用性較好的檢測技術(shù)。（高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室供稿）
圖1 (a) (b) (c)
圖1 (a) 是正在用于實(shí)際測量的系統(tǒng)照片，主要部分僅僅包括一塊隨機(jī)相位版和一個CCD，結(jié)構(gòu)非常緊湊。圖1(b)是所測量到的聚焦鏡前面的激光束強(qiáng)度和相位分布，圖1（c）是遠(yuǎn)場焦點(diǎn)的強(qiáng)度分布，所有這些測量僅僅通過采集一副衍射強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。
圖2 (a) (b) (c)
圖2(a)是一塊USAF 1951分辨率板被放置在光束匯聚透鏡的后表面時，所測量到的近場束強(qiáng)度像，從中可以看出分辨率在1.5mm左右，遠(yuǎn)高于哈特曼傳感器的分辨率。圖2(b)和圖2(c)是分別用干涉儀和所研制的測量設(shè)備對同一塊光學(xué)平板進(jìn)行測量時所得到的透射函數(shù)，對比可以發(fā)現(xiàn)二者符合的較好。所研制的測量設(shè)備目前所達(dá)到的測量精度約為十分之一波長，這對于激光驅(qū)動器的在線波前檢測來說已經(jīng)十分理想。
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