（光学专业论文）高强度三倍频光传输特性研究.pdf

高强度三倍频光传输特性研究 光学专业 研究生：李强指导老师：张彬 y6 5 4 6 4 5 在惯性约束聚变研究中，靶对短波长激光的吸收比对长波长激光的吸收更 为有效。目前，使用大口径k d p 晶体的三倍频是大型钕玻璃固体激光器获得短 波长激光唯一行之有效的途径，因此高功率激光的三倍频已成为i c f 驱动器必 不可少舶关键技术。在i c f 研究中，三倍频转换效率和三倍频光的光束质量这 两个问题一直是高强度高效率三倍频研究的核心。为了满足惯性约束核聚变研 究中对三倍频系统的要求，对影响三倍频转换效率和光束质量的物理因素进行 深入研究是十分必要的。本文围绕高强度三倍频技术的两个核心问题转换 效率和光束质量开展研究工作，主要内容包括以下几个方面： 一、建立了完整的三倍频转换物理模型，主要考虑了近轴衍射、离散效应、 群速度失配、三阶非线性效应、入射光束振幅和位相变他以及晶体吸收等多种 物理因素。 二、编制了高强度三倍频数值模拟程序，挂接于我国新一代大型固体激光 器”神光- - i i i ”的模拟平台”s g - 9 9 ”，开发独立的具有可视化界面的高强度三倍频 数值模拟软件，通过与l l n l 实验室、三倍频扰动理论等多方面结论进行的比 较，验证了所编制程序的正确性和可靠性。 三、研究入射基频光振幅和位相变化对三倍频转换效率的影响，提出三倍 频参数优化设计的方法，并在入射基频光有振幅调制和位相扰动的情况下，对 三倍频器参数进行了优化设计。在此基础上，进一步研究经过高强度三倍频过 程后，基频光和三倍频光光束质量的定量变化关系。 四、研究了在高功率条件下，采用大口径k d p 晶体进行三倍频转换时， k d p 晶体的三阶非线性效应对高强度三倍频转换效率和光束质量的影响。 五、采用均方根梯度表征的随机位相屏来描述光束的低频位相噪声，用随 机位相扰动来描述中、高频位相噪声，建立了合理的波前位相畸变模型。在高 功率条件下，以i i i 类角度失谐的k d p 晶体倍频方案为例，研究低频位相畸变 和中、高频位相畸变对三倍频光聚焦特性的影响。 六、研究入射光束的频带宽度对三倍频转换效率的影响，对现有的几种主 要的宽频带三倍频技术方案的基本原理进行了分析。 关键词：三倍频转换效率光束质量振幅调制位相扰动聚焦特性宽频带 s t u d y o n p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i co ft h i r d h a r m o n i c so f h i g h p o w e rl a s e r m a j o ro p t i c s p o s t g r a d u a t eq i a n gl i d i r e c t o rb i n z h a n g i nt h er e s e a r c ho fi n e r t i a lc o n f i n e m e n tf u s i o n ( i c f ) ，t h ea b s o r p t i o no ff u s i o n t a r g e tt os h o r t w a v e l e n g t hl a s e r i sm o r ee f f i c i e n tt h a nt h a to fl o n g w a v e l e n g t hl a s e r , a n dt h et h i r dh a r m o n i c g e n e r a t i o n o f l a r g e a p e r t u r e k d pc r y s t a li sa l l o n l y a c c e s s i b l e w a y t oo b t a i n h i g h p o w e rs h o r t - w a v e l e n g t h l a s e ri n h i g h p o w e r s o l i d s t a t el a s e ra tp r e s e n t t h e r e f o r e ，t h i r dh a r m o m cg e n e r a t i o no fh i 曲p o w e rl a s e r i sac r i t i c a lt e c h n o l o g yi nt h er e s e a r c ho fi c ei no r d e rt os a t i s f yt h er e q u i r e m e mo f i c ft ot h i r dh a m l o n i cc o n v e r t e r , i ti sn e c e s s a r yt os t u d yo nt h ep h y s i c a lf a c t o r s a f f e c t i n gt h e c o n v e r s i o ne f f i c i e n c yo ft h i r dh a r m o n i cg e n e r a t i o na n dt h eb e a m q u a l i t y o ft r i p l i n gf i e l d f o rt h e s er e a s o n s ，t h i st h e s i sf o c u s e so nc o n v e r s i o n e f f i c i e n c ya n db e a mq u a l i t y t h em a i n r e s u l t so b t a i n e dh e r ec a nb es u m m a r i z e da s f o l l o w s ： 1 t h ep h y s i c a lm o d e lo ft h i r dh a r m o m cg e n e r a t i o n ，w h i c hi n c l u d e sp a r a x i a l d i f f r a c t i o n ，w a l k o i f , t h eg r o u p - v e l o c i t ym i s m a t c h ，t h i r d - o r d e rn o n l i n e a ri n t e r a c t i o n ， t h ev a r i a t i o no fa m p l i t u d ea n dp h a s eo fi n p u tf i e l d ，a n dt h ea b s o r p t i o no f c r y s t m ，h a s b e e nb u i l tu p 2 t h en u m e r i c a lc a l c u l a t i o nc o d eo ft h i r dh a r m o n i cc o n v e r s i o no fh i g h - p o w e r l a s e rh a sb e e nb u i l tu pa n di n t e g r a t e di n ”s g 9 9 ”w h i c hi ss i m u l a t i o ns o f t w a r eo f t h e n e w g e n e r a t i o no fh i g h p o w e r s o l i d - s t a t el a s e rd r i v e r “s g - i i i ”o fc h i n a i na d d i t i o n t h es e p a r a t en u m e r i c a lc a l c u l a t i o n ss o f l w a r eo ft h i r dh a r m o n i cc o n v e r s i o no fh i g h p o w e rl a s e r ，w h i c hh a sg r a p h i cu s e ri n t e r f a c e ，h a sb e e nb u i l tu p t h ec o m p a r i s o n s b e t w e e nt h er e s u l t so fo u rn u m e r i c a ic a l c u l a t i o nw i t ht h ec o n c l u s i o n so ft h e l a w r e n c el i v e r m o r en a t i o n a ll a b o r a t o r ya n dt h ep e r t u r b a t i o nt h e o r yf o rf r e q u e n c y t r i p l i n gh a v e b e e n d o n e ，s h o w i n g t h ev a l i d i t ya n d r e l i a h i l i t yo f o u rc o d e 3 b a s e do nt h er e s e a r c ho f t h ei n f l u e n c eo f v a r i a t i o no f a m p l i t u d ea n dp h a s eo f i n p u tf i e l do n t h et r i p l i n gc o n v e r s i o ne f f i c i e n c y , t h ep a r a m e t e ro p t i m i z a t i o nm e t h o d f o r f r e q u e n c y c o n v e r t e rh a sb e e n p r o p o s e d s u b s e q u e n t l y ，t h ep a r a m e t e r s o f f r e q u e n c yc o n v e n e rh a v eb e e no p t i m i z e d ，m a dt h et r a n s f o r m a t i o nr e l a t i o nb e t w e e n t h eb e a m q u a l i t y o ff u n d a m e n t a lf i e l d a n d t r i p l i n g f i e l dh a sb e e ns t u d i e d q u a n t i t a t i v e l y 4 u s i n gt y p ei i ia n g l e - d e t u n i n gs c h e m e sf o rt h i r dh a r m o n i c sg e n e r a t i o n ，t h e e f f e c to ft h i r d o r d e rn o n l i n e a re f f e c to fk d pc r y s t a lo nt h et r i p l i n ge f f i c i e n c ya n d b e a m q u a l i t yu n d e rh i g hp o w e r c o n d i t i o nh a sb e e ns t u d i e d 5t h em o d e lo fw a v e f r o n tp h a s ep e r t u r b a t i o nh a sb e e nb u i l tu p ，w h e r et h e r a n d o m p h a s e s c r e e nc h a r a c t e r i z e d b y r m sg r a d i e n ta n dt h er a n d o m p h a s e p e r t u r b a t i o nh a v eb e e ni n t r o d u c e dt od e s c r i b et h el o w a n dt h eh i g hf r e q u e n c yp h a s e n o i s e ，r e s p e c t i v e l y t a k i n gt h et y p ei i ia n g l e d e t u n i n gs c h e m ef o rt h i r dh a r m o n i c s g e n e r a t i o na sa ne x a m p l e t h ei n f l u e n c eo fl o w - f r e q u e n c yp h a s ep e r t u r b a t i o na n d t h e h i g hf r e q u e n c yp h a s en o i s eo nt h ef o c a l c h a r a c t e r i z a t i o no ft h et r i p l i n gf i e l dh a s b e e ns t u d i e d 6 u s i n gt y p e i i i a n g l e d e t u n i n g k d pc r y s t a ls c h e m ef o rt h i r dh a r m o n i c g e n e r a t i o n ，t h ee f f e c t so ft e m p o r a lp h a s e m o d u l a t i o no nc o n v e r s i o ne f f i c i e n c ya n d s p e c t r u mu n d e rh i g h p o w e rc o n d i t i o nh a v e b e e ns t u d i e d ，a n dt h e nt h ep r i n c i p l e so f s e v e r a ls c h e m e sf o rb r o a d b a n dw i d t ht h i r dh a r m o n i cg e n e r a t i o nh a v e b e e na n a l y z e d k e y w o r d s ：t h i r dh a r m o n i cc o n v e r s i o n ，c o n v e r s i o ne f f i c i e n c y ，b e a mq u a l i t y , a m p l i t u d em o d u l a t i o n ，p h a s ep e r t u r b a f i o n ，f o c a l c h a r a c t e r i z a t i o n ，b r o a d b a n d w i d t h 四川大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 惯性约束聚变( i c f ) 简介 作为人类社会不断发展的主要动力，能源的获取一直是受到人们普遍关注 的问题。到本世纪中叶以前，地球上的石油、煤、天燃气等资源将会枯竭。因 此，人类必须不断地扩大能源的利用范围。通过受控核聚变产生聚变能一个获 取新能源的主要途径。要实现受控核聚变，必须满足两个基本条件，一是必须 将燃料加热到很高的热核反应温度，二是必须在足够长的时问内将高温高密度 等离子体约束在一起。 本世纪4 0 年代，人们提出磁约束聚变( m c f ) 的思想l l “，所谓磁约束聚 变，是指利用磁场将带电粒子约束住，使之发生聚变反应。通过4 0 多年的发展， 在9 0 年代，磁约束聚变己达到可进行科学可行性验证阶段。 在激光问世后，人们提出采用高功率激光器加热燃料达到热核反应温度的 思想。1 9 6 4 年，我国科学家王淦昌教授和前苏联巴索夫院士同时独立地提出了 利用强激光实现惯性约束核聚变的可能性i j 2 ，1 孙，并于其后不久获得了实验证 明，为激光惯性约束聚变获取核能做出了开创性的工作。之后在1 9 7 2 年，美国 劳伦斯利弗莫尔国家实验室的n u c k o l l s 等人发表了利用内爆原理，将热核燃料 压缩至高温和高密度实现聚变的概念【i “，取撂理论上的突破，这是惯性约束聚 变研究具有里程碑意义的进展。 惯性约束聚变( i n e r t i a lc o n f i n e m e n tf u s i o n i c f ) ，就是基于氢弹原理，即 利用高能激光驱动器在极短时间内将聚变燃料小球( 靶丸) 加热、压缩到高温、 高密度。使之在中心“点火”，点燃后继核反应实现受控聚变i 】”。惯性约束聚变 主要分为如下四个阶段( 图1 1 ) ： 1 ) 激光辐射( a ) ：强激光束快速加热氘氚靶丸表面，形成一个等离子体烧蚀 层。 2 ) 内爆压缩( b ) ：靶丸表面热物质向外喷旋，反向压缩燃料。 3 ) 聚变点火( c ) ：通过向心聚爆过程，氘氚核燃料达到高温、高密度状态。 4 ) 聚变燃烧( d ) ：热核燃烧在被压缩燃料内部曼延，产生数倍的能量增益， 大量的聚变能输出。 四川大学硕士学位论文 图1 - 1惯性约束聚变过程的四个阶段 激光技术经过4 0 多年的发展，固体激光驱动器发展己十分成熟，是实验 室中能够刨造高温高密度条件的最可行的技术途径。目前，高功率固体激光技 术进入了发展高潮时期，激光聚变驱动技术的研究得到各国的极大重视和投入， 一些国家已先后建成了i c f 驱动器，并先后制定了新的发展计划。1 9 9 8 年1 0 月2 1 日，美国能源部批准了“国家点火设施”( n a t i o n a li g n i t i o nf a c i l i t y ，n i f ) 计划，希望在2 0 1 0 年左右实现热核点火，总投资1 8 亿美元。在国家点火装置 进行工程他建造前，美国l l n l 已按n i f 设计参数竞戏了全尺寸的单路原型样 机( b e a m l e t ) 的建造并在上面完成了大部分关键单元技术的实验研究【i “，为n i f 的建造打下良好的基础。美国n i f 汁划的实施及b e a m l e t 的建成和取得的成功 经验更加明确的为i c f 的研究指明了方向，2 0 0 2 年1 2 月，美国劳伦斯利弗莫 尔国家实验室( l a w r n c el i v e r m o r en a t i o n a ll a b o r a t o r y ，简称l l n l ) 的国家点 火设施已经激活了1 9 2 条激光束中的4 条，这项里程碑式的成果比预定计划提 前了一年半。1 9 9 3 年，法国原子能委员会批准了l m j 计划i i ”。英国基于美国 乙l n l 钓技术支持，芬开展了建造功率为j ? w 鹊激光系绕鸽研究工作l ， 俄罗斯在经过数j d 年发展碘激光技术之后，也转向发展固体激光技术的研究 1 1 9 1 。 我国在1 9 8 3 年建成星光，i 激光装置q 1 ，并在1 9 9 5 年升级为星光i 【装置 ( 3 0 0 j ) ，1 9 8 5 年建成神光一i 装置，在2 0 0 0 年升级为神光1 l ( 6 ，z j ) 。i c f 的研究已 被列入8 6 3 高科技项目中，1 9 9 3 年成立了国家高技术惯性约束聚变委员会，制 定了神光i i i 的发展计划并己着手进行前期的原形样机t i l 的研制，预计将在 2 i 世纪前千年建成神光。n l 激光装置叫”。 四川大学硕士学位论文 1 2 高强度三倍频系统简介 在i c f 研究中发现。采用短波长激光打靶，与长波长激光相比，短波长激 光能大幅度提高激光能量与靶丸燃料的耦合效率，显著增加消融能力，减少激 光的后向受激散射，相当程度上消除高能x 射线辐射的影响。目前，大型钕玻 璃固体激光器获得短波长激光唯一有效的途径是通过大口径k d p 晶体的三倍 频来实现的。因此，高功率激光的三倍频已成为i c f 驱动器必不可少的关键技 术。目前，高功率固体激光驱动器主要由前端预放大级、主放大级、频率转换 器、靶场等系统组成【1 1 2 1 。其中，频率转换器的功能是将主放大级输出的的基 频光转换为打靶所需的三倍频光，如图1 之所示。 圈卜2 io f 固体激光器的基本组成结构 目前i c f 驱动器均带有倍频系统，般要求倍频系统有较高的转换效率、 商的抗损伤阈值、易调节、工作稳定性好等特点。随着倍频技术的发展，倍频 系统的发展也经历了一个过程，主要表现为； 1 ) 晶体形状随光束的横截面由圆形变为方形； 2 1 倍频晶体口径朝大1 ：3 径方向发展； 3 ) 由于用于频率转换的非线性晶体k d p 具有定的局限性，开始尝试发 展新型的非线性晶体，如k d * p 、b b o 、c l b o 等； 4 ) 在较低功率密度范围内，般用1 i i i 偏振失配方案( 如图1 3 ) ；在较高 功率密度范围内，一般用i i i 角度失谐方案( 如图1 - 4 ) ，以减小晶体内 受激布里渊散射( s b s ) 和受激拉曼散射( s r s ) 等对三倍频转换效率的 影响。 四川大学硕士学位论文 图卜2 ii ii 偏振失配方案 固1 2l i i 角度失谐方案 1 3 国内外高强度三倍频技术研究现状 1 9 6 2 年，美国哈佛大学j a a r s t r o n g 用量子理论详细地分析了晶体中二、 三刺谐波产生的机理并给出了平面波的谐波转换耦合波方程组及其在小信号 下的解析解引。1 9 8 1 年，美国科学家r ，sc r a x t o n 提出了k d p 晶体三倍频 的平面波数值计算模型 t1 4 】，其数值计算结果与实验结果非常吻合，因此被广 泛使用。 随着i c f 驱动器研究工作的深入，需要考虑韵物理因素不断增加，三倍频 物理模型也越来越全面。1 9 9 5 年，美国科学家d e i m e r l 等人提出了比较完整 的三倍频数值计算模型，主要考虑了近轴衍射、离散效应、晶体吸收、入射激 光场振幅和位相变化等因素的影响【1 ”】。随着激光束功率密度的提高，以及激 光束具有一定的频谱宽度，美国利弗莫尔实验室( l l n l ) 在d e i m e r l 等人模 型的基础上进一步考虑了自相位调制、交叉相位调制以及晶体色散的影响i j ”j 。 此外，l l n l 还考虑了实验过程中。大口径晶体重力畸变对三倍频转换效率的 影响【l l 。在实际研究工作中，入射光束不可能是完全理想光柬，而总是存在 一定的振幅和位相变化，针对这种情况，l l n l 实验室的科学家j m a u e r b a c h 等人提出了频率转换的扰动理论，解析地分析了三倍频过程中振幅和位相的变 化规律o i 1 s 。 在高强度三倍频物理模型逐步完善的同时，其实验研究工作也在紧张地进 行之中，美国的n o v a 和b e a m l e t 等大型激光器多次成功进行了高功率密三倍频 实验9 1 ，我国的“星光- i i ”激光器也于1 9 9 5 年成功进行了三倍频实验o 】。 此外，英国、日本、法国和俄罗斯等国也均已成功地进行了这方面地研究。 四川大学硕士学位论文 1 4 高强度三倍频研究的主要问题 在i c f 研究中，三倍频转换效率积三倍频光的光束质量这两个祸题一直是 高强度商效率三倍频研究的核心。近年来，随着高强度三倍频物理模型的完善， 高强度三倍频研究问题主要集中在以下几个方面： 1 ) 实现大动态范围、高效率三倍频 在i c f 研究中，入射到三倍频器的光束由于各方面因素的影响。不可能是 光束质量很好的完全理想光束，总是存在一定的振幅调制和位相畸变，从而使 三倍频转换效率明显下降。因此，研究非理想情况造成三倍频转换效率下降的 各种物理机制，并针对特定情况对三倍频器的参数进行优化设计是十分必要的。 目前，美国l l n l 实验室已经通过两块倍频晶体和一块混频晶体级联的方式( 双 倍单混) ，在大动态范围实现了高效率的三倍频转换f l2 1 l 。此外，使用块倍频 晶体和一块混频晶体级联的方式( 单被单混) 对三倍频器参数进行优化，也能 在较太动态范围内实现高效率的三倍频转换， 2 ) 改善三倍频光的光束质量 在高强度三倍频转换过程中由于晶体内的非线性作用。出射三倍频光的 振幅移位稳分布，裰对于入射基频光都有弱显鹃交化。在t c f 研究中为了实现 聚变点火，对激光束的光束质量提出了严格的要求 1 2 2 。在i c f 系统中，光束 的波前畸变在高功率激光系统中的传输变化是影响焦斑尺寸和分布的关键因素 i 2 3 1 。因此，研究具有位相畸变和振幅调制光束的三倍频过程是十分重要的。 在此基础上，可以进一步对三倍频光的聚焦特性进行研究。 3 ) 宽频带激光三倍频 为了抑止i c f 系统中大型光学元件的横向布里渊散射和实现对靶面的均匀 辐照，发展具有一定颡带宽度的激光是十分必要的。在高功率条件下，宽频带 三倍频技术的主要困难是在实现商效率三倍频的同时，保持三倍频光具有定 的频带宽度。传统的三倍频方案受k d p 晶体色散的影响，位相匹配条件和群速 度匹配条件无法同时满足，因此，高效率三倍频转换局限于很小的带宽范围内。 为了解决宽频带三倍频效率受光束频带宽度限制的问题，人们开展了相关的研 究工作，提出了晶体级联 1 2 4 1 、光谱角色散补偿法【1 2 5 ，1 2 6 1 、啁啾匹配【1 2 7 ，12 8 1 等 多种宽频带三倍频方案。 随着高强度三倍频技术的发展入射泵浦光强度不断提高。在很高的功率 四川大学硕士学位论文 密度条件下，高阶非线性效应的影响变得不容忽视，例如：b 积分、自相位调 制等三阶非线性效应射。同时，晶体损伤阈值的研究也只益重要起来。因此， 晶体高阶非线性效应和损伤阈值的研究也成为三倍频技术的一个重要方面。 1 5 本论文的研究意义和内容安排 目前，在i c f 研究中，大型钕玻璃固体激光器获得短波长激光唯有效的 途径是通过大口径k d p 晶体的三倍频来实现的。因此，高功率激光的三倍频己 成为i c f 研究中的重要内容之一。在i c f 驱动器中，入射基频光不可能是光束 质量很好的完全理想光束，雨总是存在一定的振幅调制和位相畸变，从而对转 换效率和光束质量产生明显的影响。本文主要围绕三倍频转换效率和光束质量 两个方面开展研究工作， 全文内容安排如下： 第一章：引言 简单介绍了惯性约束聚变，综合分析了高强度三倍频技术的国内外研究现 状及主要研究方向，由此引出本论文的研究意义，并介绍了本论文的主要内容 私安排。 第二章：高强度三倍频模型及计算模拟程序的校核 给出了高强度三倍频光传输的物理模型，介绍了自行研制开发的高强度三 倍频光传输模拟仿真软件。并对高强度三倍频光传输模拟程序进行了系统地校 核，验证了其正确性。 第三章：高强度三倍频参数的优化设计和三倍频对光束质量的影响 介绍了高强度三倍频参数的优化设计方法并在入射基频光有振幅调制和 位桶扰动的情况下，对三倍颓器参数进行了优化设计，在j 龟基础上，迸一步研 究了经过高强度三倍频过程后，基频光和三倍频光光束质量的定量变化关系。 第四章：波前位相畸变对三倍频光聚焦特性的影响 建立了合理的波前位相畸变模型，详细研究了低频波前位相畸变和中、高 频波前位相畸变对三倍频光聚焦特性。 第五章：宽频带三倍频的研究 研究了宽频带光束的三倍频过程，详细分析了光束的频带宽度对三倍频转 换效率的影响，在此基础上，分析了几种主要的实现宽频带三倍频的技术方案。 一 一璺型查堂堡主兰堕堡奎 第六章：总结 对本论文的工作进行总结。 参考文献 1 1 张家泰t 激光等离子体相互作用物理，中国工程物理研究院北京研究生部，1 9 9 5 年 i 2 w a n gg c ，“s u g g e s t i o no fn e u t r o ng e n e r a t i o nw i t hp o w e r f u ll a s e r s ”，c h i n e s ejo fl a s e r s ， 1 9 8 7 ，1 4 ( i1 ) ：6 4 l 1 3 h f 巴索夫等，稠密等离子体诊断学，强激光与粒子束杂志社，1 9 9 2 年1 2 月第 版 1 4j h n u c k o l l s ，l w o o d ，a t h i e s s e na n dgbz i m m e r m a m l a s e rc o m p r e s s i o no fm a t t e r t os u p e r - h i 醇d e n s i t i e s ：t h e r m o n u c l e a r ( c t r ) a p p l i c a t i o nn a l u r e 2 3 9 ，1 2 9 ( 1 9 7 2 ) l 5 郏志坚，“i c f 基本概念”惯性约束聚变与强激光技术，( 内部资料) 1 9 9 0 年 1 6b m v a nw o n t e r g h e m ，e la 1 ，“b e a m l e t 系统及其初期性能实验结果”，惯性约束聚变 驱动源技术译文集( 内部资料) 1 9 9 6 年 1 7m i c h e tl a n d r e ，s t a t u so f t h el m j p r o j e c t ，s p l ev o l3 0 4 7 ，3 8 - 4 2 1 8j a ，m c m o r d i ee ta 1 。“c o n c e p t u a l d e s i g no f1 0 0 t ws o l i ds t a t el a s e rs y s t e m ”s p i e 、，o 】2 6 3 3 1 9 9 5 1 9gak i r i l l o v , “d e v e l o p m e n to fah i g h p o w e r3 0 0 一k i n e o d y m i u ml a s e r ”，s p i ev o l3 0 4 7 4 3 - 5 3 1 10y u j u nz h a o ，“d e v e l o p m e n to fi c fl a s e rd r i v e rt e c h n o l o g yi n c h i n a ”，s p i e ，v 0 1 3 0 4 7 5 4 - 5 8 1 11 p a n ghs ，z h a n gxm ，w e ix 。f e t a l ，“s t a t u so ft h es g 1 1 1s o l i ds t a t el a s e rp r o j e c t ” s p i e ，v 0 1 3 4 9 2 ，2 5 3 3 ，1 9 9 2 1 1 2 国家高技术惯性约束聚变委员会8 6 3 4 1 6 5 专题专家组，神光，i l l 原型装置概念设计 报告( 第三版送审稿) ，2 0 0 0 年( 内部资料) 1 1 3 j a a r m s t r o n g ，i n t e r a c t i o n sb e t w e e nl i g h tw a v e si nan o n l i n e a rd i e l e c t r i c p h y s i c sr e v i e w , v 0 1 1 2 7 ，n o 6s e p ，1 9 6 2 ，p1 9 1 8 1 1 4 r s c r x t o n ，h i g he f f i c i e n c yf r e q u e n q t r i p l i n gs c h e m ef o rh i g h - p o w e rn d ：g l a s s 7 四川大学硕士学位论文 i e e ejq e 。q e 1 7 ，n o 9 ，s e p t 1 9 8 1 ，p1 7 7 1 1 15d ，e i m e r l ，j m a u e r b a c h ，r w m i l o n n i 。p a r a x i a lw a v et h e o r yo fs e c o n da n dt h i r d h a r m o n i cg e n e r a t i o ni nu n i a x i a lc r y s t a l s 1 n a r r o w b a n dp u m pf i e l d s ，j o u r n a lo fm o d e m o p t i c s 【j 】，1 9 9 5 ，4 2 ( 5 ) ，p 1 0 3 7 1 0 6 7 1 、6j ，m a u e r b a c h ，d m i i a m ，c e b a r k e r , e la t f r e q u e n c yc o n v e r s i o nm o d e l i n g 1 9 9 6 ，u c r l l r - 1 0 5 8 2 1 9 6 0 4 ，p1 9 9 1 1 7j m a u e r b a c h ，c e b a r k e r , sa ，c o u t u r e ，e ta l ，m o d e l i n go f f r e q u e n c yd o u b l i n ga n d t r i p l i n gw i t hc o n v e r t e rr e f r a c t i v ei n d e xs p a t i a ln o n - u n i f o r m i t i e sd u et og r a v i t a t i o n a ls a g ， p r o c e e d i n g so fs p i e t h ei n t e r n a t i o n a ls o c i e t yf o ro p t i c a le n g i n e e r i n g ，v3 4 9 2 ，n1 ，19 9 9 ，p 4 7 2 4 7 9 1 18jm a u e r b a c h ，d ，e i m e r l ，dm i l a m e ta l ，p e r t u r b a t i o nt h e o r yf o re l e c t r i c f i e l da m p l i t u d e a n dp h a s er i p p l et r a n s f e ri nf r e q u e n c yd o u b l i n ga n dt r i p l i n g 。a p p i 0 p t ，1 9 9 7 ，3 6 ( 3 ) ：p6 0 6 11 9r j w e g n e r , m a h e n e s i a n e ta 1 h a r m o n i cc o n v e r s i o no fl a r g e a p e r t u r ei 0 5 u r nl a s e r b e a m sf o ri n e r t i a l c o n f i n e m e n tf u s i o nr e s e a r c h ，a p po p t ，v 0 1 3 ，n o 3 0 ，2 0o c t 1 9 9 2 ，p6 4 1 4 1 2 0 郑万国、魏晓峰等，高功率激光的三倍频高效转换实验，强激光与粒子束，1 9 9 5 7 ( 3 ) ，p1 7 1 2 1wm ，p e t e gjm a u e r b a c hd e i m e r l ，f r e q u e n c yc o n v e r s i o nm o d e l i n gw i t hs p a t i a l l ya n d t e m p o r a l l yv a r y i n gb e a m s ，p r o c e e d i n g s o fs p l e t h ei n t e r n a t i o n a l s o c i e t y f o r o p t i c a l e n g i n e e r i n g ，v2 6 3 3 ，t 9 9 5 ，p2 3 0 2 4 1 1 2 2je r o t h e n b e r g ，jm a u e r b a c h ，s h a m a s u n d a r , e ta 1 “f o c a ls p o tc o n d i t i o n i n gf o ri n d i r e c t d r i v eo nt h en i f ”，s u p p l e m e n tt op r o c e e d i n g so f s p i e ，v 0 1 3 4 9 26 5 - 7 7 1 2 3w w i l l i a m s ，j ，m a u e r b a c h 。ma h e n e s i a n ，c ta 1 ，“m o d e l i n gc h a r a c t e r i z a t i o no ft h e n a t i o n a l i g n i t i o nf a c i l i t y f o c a l s p o t ”u c r l - j c - 1 2 7 9 0 7 , l a w r e n c e l i v e r m o r en a t i o n a l l a b o r a t o r y , l i v e r m o r e ，1 9 9 8 1 2 4p r o n k om s ，l e h m b e r grh ，o b e n s c h a i ns ，e ta l ，e f f i c i e n ts e c o n dh a r m o n i cc o n v e r s i o n o f b r o a d b a n dh i g h - p e a k p o w e rn d ：c l a s sl a s e rr a d i a t i o nu s i n g l a r g e a p e r t u r ek d pc r y s t a l i nq u a d r a t u r e ，i e e ejq e ，19 9 0 ，q b2 6 ( 2 ) ：3 3 7 3 4 7 1 2 5 v _ d v o l o s o v , e ，v g o r y a c h k i n a ，“c o m p e n s a t i o n o fp h a s e m a t c h i n gd i s p e r s i o n i n g e n e r a t i o no f n o n m o n o c h r o m a t i e r a d i a t i o nh a r m o n i c s ，s o y j q u a n t u me l e c t r o n ，1 9 7 6 ，v o l6 ( 7 ) 。 8 p 8 5 4 8 5 7 1 - 2 6s h o arwa n ds k u p s k ys ，f r e q u e n c yc o n v e r s i o no fb r o a d b a n d w i d t hl a s e r l i g h t ，i e e e jq e ，1 9 9 0 ，q e 2 6 ( 3 ) ：5 8 0 - 5 8 8 1 2 7 钱列加，宽频带激光的啁啾匹配型三次谐波转换，光学学报，v 0 1 1 5 ，n o 6 ，j u n 1 9 9 5 ， p 6 6 2 l 2 8 k a r o l yo s v a y ，1 a nn r o s s ，b r o a d b a n d s u m f i e q u e n c yg e n e r a t i o nb yc h i r p a s s i s t e d g r o u p v e l o c i t ym a t c h i n g ，j o p t s o c a mb ，v o l1 3 ，n o7 ，t 9 9 6 p 1 4 3 1 1 4 3 8 1 2 9y o o n c h a nj e o n g ，b y o a n g h ol e e ，c h a r a c t e r i s t i c so fs e c o n d h a r m a n i cg e n e r a l o ni n c l u d e t h i r d o r d e rn o n l i n e a r i n t e r a c t i o n ，i e e ejq e ，2 0 0 1 ，q e 3 7 ( 1 0 ) ，1 2 9 2 1 2 9 9 9 四川大学硕士学位论文 第二章高强度三倍频模型及计算模拟程序的校核 1 9 6 2 年。美国啥佛大学j a a r s t r o n g 用量子理论详细地分析了晶体中二、 三刺谐波产生的机理，并给出了平面波的谐波转换耦合波方程组及其在d 、信号 下的解析解j 。1 9 8 1 年，美国科学家r s ，c r a x t o n 提出了k d p 晶体三倍频的 平面波数值计算模型 2 ”。近几年，l l n l 的科学家对n i f 所用的谐波转换器进 行了较为系统的理论研究，在所用的模型中，较为详细的考