Устройство для фазового преобразования структуры лазерного пучка

, %11,1984, р,1057 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано, например, в многоканальных установках для лазерногЬ термоядерного синтеза (ЛТС).Известно устройство для Фазового преобразования структуры лазерного пучка, включающее ряд последовательно установленных оптически прозрачных пластин уменьшающегося диаметра, каждая из которых вносит в соответствующий участок лазерного пучка фаэовую задержку, величина задержки больше времени когерентности пучка. Волновой фронт пучка разбивается при этом на зоны, некогерентные одна относительно другой,Однако при фокусировке сформированного таким образом лазерного пучка огибающая распределения интенсивности описывается кривой, отвечающей дифракции на отдельной зоне, и следовательно, однозначно заданной формы. Это не позволяет получать различные Формы распреде(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА(57) Использование; в области лазерной техники, например, в многоканальных установках для лазерного термоядерного синтеза. Сущность изобретения; устройство содер. жит оптически прозрачную подложку, одна из поверхностей которой выполнена в виде двумерной фазовой решетки, и оптически прозрачную пластину, Образованная между ними емкость заполнена прозрачной для лазерного излучения жидкостью. Й ил,ения интенсивности и тем самым снижается качество преобразования пучка.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для фазового преобразования структуры лазерного пучка, включающее а оптически прозрачную подложку, одна иэ поверхностей которой разделена на зоны с различной фазовой задержкой, имеющей случайную величину, меньшую времени коге- ф рентности пучка, Единый волновой фронт лазерного пучка при этом разбивается на ЬЭ отдельные когерентные один относительно другого участки,Однако при фокусировке сформированного таким образом лазерного пучка вследствие суммирования большого числа волн со случайной фаэовой задержкой реализуется распределение интенсивности, огибающая которого отвечает кривой дифракции на отдельной зоне неоднородности и имеет однозначно заданную форму. Это не позволяет изменять форму огибающей распределенияинтенсивности, что снижает качество преобразования структуры лазерного пучка.Целью изобретения является повышениекачества преобразования структуры лазерного пучка путем управления огибающей распределения интенсивности.Указанйая цель достигается тем, что вйзвестномустройстве для фазового преобразоваййя струк 1 урй лазерного пучка, включающем оптически прозрачную подложку. однаиз поверхностей которой разделена на зоныс различной фазовой задержкой, зоны выполнены с фиксированной высотой, расположены периодически в виде двумерной фаэовойрешетки, со стороны решетки установленадополнительная оптически, прозрачная пластина, а образованная между ними емкостьзаполнена прозрачной для лазерного излучения жидкостью и выполнена с воэможностью замены этой жидкости на жидкость сдругим показателем преломления,На фиг. 1 и 2 изэбражен фазовый преобразователь.На фигурах приняты следующие обозначения: оптически прозрачная подложка 1;вертикальные штрихи 2 фаэовой решетки;горизонтальные штрихи 3 фаэовой решетки; дополнительная оптически прозрачнаяпластина 4; прокладка 5;жидкость 6; отверстие 7 для заполнения жидкостью; манжета8.Устройство работает следующим образом.На плоскую подложку 1. изготовленнуюиз оптически прозрачного материала, например стекла или кварца, нанесены вертикальные 2 и горизонтальные 3 штрихиодинаковой высоты иэ оптически прозрачного материала с показателем преломленияпшт, например, кварца. Зоны неоднородности в этом случае есть области пересеченияштрихов. Угол между вертикальными и горизонтальными штрихами составляет 90.Штрихи наносят, например, методом напыления кварца через щелевую маску. Приэтом под высотой штриха и следует понимать толщину напыленного слоя,Высоту щтриха решетки выбирают иэусловия подавления аберраций преобразуемого пучка и обеспечения максимальногодиапазона изменения формы огибающейраспределения интенсивности при измене нии пср,Выбор ширины штриха решетки осуществляют исходя из условия равенства диаметра облучаемой площади мишени икружка рассеяния, образованного при дифракции излучения-на размере шириныштриха решеткй. Для того, чтобы размерыкружка рассеяния от отдельных зон неодно родности были равны, период решетки выбирают вдвое большим ширины штриха,Дополнительная пластина 4 изготовлена из оптически прозрачного материала, например стекла или кварца, и с помощью манжеты 8 образует с подложкой 1 герметичную емкость. В исходном состоянии доаолнительная пластина отжата от подложки 1 и через отверстие 7 в манжете 8 емкость10 заполняется жидкостью 6 с показателем преломления пср. Для приведейия в рабочее состояние дополнительная пластина 4 поджимается к подлОжке 1 через прокладку 5,лишняя жидкость при этом удаляется через отверстие 7,Жидкость выбирают следующим образом, Пучок непрерывного лазера пропускают через фазовый преобразователь и затем фокусируют объективом. В плоскости установки мишени регистрируют распределение интенсивности в зависимости от пср. Оптимальное для данных условий эксперимента распределение интенсивности определяют заранее расчетным путем. Сравнивая полученные экспериментал ьнь 1 е результаты с расчетными, определяют опти-. мальный состав жидкости.Выполнение эон неоднородности одинаковой высоты и и расположение их периодически обеспечивает необходимые и достаточные условия для управления фор 25 30 мой огибающей, поскольку распределение интенсивности в сфокусированном пучке,преобразованном такой пластиной, зависитот величины 35 Диаметр мишеней составляет 110 мкм. Параметры одного из комплектов фазовых преобЬпт - псрпсрВарьируя пср путем замены жидкости нажидкость с другим показателем преломле ния, реализуют различные распределенияинтенсивности в преобразованном лазерном пучке.Таким образом; такой признак как фик-.сированная высота зон неоднородности и 45 расположение их периодически в виде двумерной фаэовой решетки в сочетании с совокупностью известных признаков позволяет получить качественно новый эффект.,50 П р и м е р. На предприятии изготовленряд комплектов из шести фазовых преобразователей для проведения экспериментов по сферическому облучению 6-пучковыммощным лазером на неодимовом стекле (А= 55 =1,06 мкм) сферических микромишеней, заполненных термоядерным горючим (смесь газов дейтерия и тритйя под давлением:ЯО атм).раэователей были выбраны следующими: световой диаметр 120 мм; ширина штриха 4 мм; период решетки 8 мм; высота штриха 8,8 мкм, Оптически прозрачная подложка и дополнительная оптически прозрачная пла стина одинаковой толщиной 15 мм изготовлены из стекла К 8, 8 качестве прокладки использовалась алюминиевая фольга толщиной 15 мкм. Распг еделение интенсивности в плоскости установки мишени, 10 наиболее близкое к расчетному распределе нию интенсивности, получено при использовании в качестве жидкости этилового спирта (пср = 1,36)Проведенные эксперименты покаэыва ют, что использование предлагаемого устройства для фазового преобразования структуры лазерного пучка обеспечивает повышение степени сжатия. мишеней в среднем в 4 - 6 раз и повышение нейтрон ного выхода в 2 раза, что указывает на улучшение условий, необходимых для протекания термоядерных реакций. Иэ этого можно сделать вывод о существенном25 повышении однородности облучения мише- ней, Использование фазовых преобразователей позволяет также повысить воспроизводимость результатов экспериментов.формула изобретения Устройство для фазового преобразования структуры лазерного пучка, включающее оптически прозрачную подложку, одна из поверхностей которой разделена на зоны с различной фаэовой задержкой,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества преобразования за счет обеспечения возможности управления огибающей распределения интенсивности, эоны выполнены с фиксированной высотой, расположены йериодически в виде двумерной фазовой решетки, со стороны решетки установлена дополнительная оптическй прозрачная пластина, а образованная между ними емкость заполнена прозрачной для лазерного излучения жидкостью и вйполнена с возможностью замены этой жидкости на жидкость с другим показателем преломления./Составитель В,БородинРедактор С.Лисина Техред М,Моргентал Корре Фи Производ енно-издательскйй комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,Заказ 2504 ВНИИПИ Г Тиражтвенного комитета по изоб 113035, Москва, Ж-З 5, Рау Под ениям и ая набсное крытиям при ГК