【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室范薇研究員團(tuán)隊(duì)針對(duì)慣性約束聚變(ICF)高功率激光驅(qū)動(dòng)器中幅頻調(diào)制(FM-to-AM)的監(jiān)測(cè)難題開展了研究。相關(guān)成果以“Frequency modulation-to-amplitude modulation monitoring in inertial confinement fusion high-power laser systems using dual-comparator delay-unlocked detection”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。
 

　　在ICF高功率激光驅(qū)動(dòng)器中，通常利用相位調(diào)制來(lái)展寬光譜，以抑制橫向受激布里淵散射并實(shí)現(xiàn)更平滑的靶面光強(qiáng)分布。然而，由于光學(xué)元件的非均勻光譜透過率和群速度色散，寬帶激光在傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生FM-to-AM轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致時(shí)間域出現(xiàn)周期性的強(qiáng)度波動(dòng)和局部尖峰。這種現(xiàn)象極易損壞大口徑光學(xué)元件，并威脅驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)前主流的監(jiān)測(cè)技術(shù)高度依賴昂貴的高速示波器以及復(fù)雜的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換流程，不僅極大地增加了系統(tǒng)成本，也限制了其在大型激光設(shè)施中進(jìn)行多通道、大規(guī)模部署的可行性。
 

　　鑒于此，研究人員提出了一種無(wú)需高速示波器的低成本、模塊化FM-to-AM檢測(cè)新架構(gòu)——延遲解鎖調(diào)制提取器(DUME)。該系統(tǒng)利用高速光電探測(cè)器、低噪聲放大器和包絡(luò)檢波器將調(diào)制深度映射為電壓信號(hào)，并通過現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)控制的雙比較器實(shí)施延遲解鎖策略。該策略引入約1.3納秒的硬件延遲，主動(dòng)屏蔽納秒激光快速上升沿和下降沿引起的瞬態(tài)尖峰干擾，確保僅在穩(wěn)定區(qū)域提取幅值，并自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整閾值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在20GHz調(diào)制頻率和小于60ps脈沖上升時(shí)間的條件下，該模塊能夠可靠地測(cè)量1.27%至19.15%的調(diào)制深度。面對(duì)指數(shù)型、帶預(yù)脈沖等多種復(fù)雜脈沖波形，該系統(tǒng)均能準(zhǔn)確恢復(fù)真實(shí)的調(diào)制深度，其中方波脈沖測(cè)量的峰谷偏差僅為2.94%，均方根誤差為0.48%，完全滿足ICF系統(tǒng)高精度的監(jiān)測(cè)需求。該緊湊型、模塊化設(shè)計(jì)有效擺脫了傳統(tǒng)高頻信號(hào)連續(xù)采樣對(duì)高速示波器的依賴，不僅大幅降低了單點(diǎn)監(jiān)測(cè)成本，還具備優(yōu)異的頻率擴(kuò)展靈活性。這一技術(shù)為多光束ICF激光驅(qū)動(dòng)器提供了極具潛力的幅頻調(diào)制監(jiān)測(cè)解決方案。
 

　　相關(guān)研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目支持。
 

　　引用：上海光機(jī)所在慣性約束聚變高功率激光驅(qū)動(dòng)器的幅頻調(diào)制監(jiān)測(cè)方面取得新進(jìn)展 上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 【引用時(shí)間：2026年7月21日】