【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光物理聯(lián)合實驗室研究團隊，針對高功率激光裝置的B積分測量難點，提出一種基于離軸像差的B積分測量方法并開展了研究。相關(guān)成果以“Off-axis aberration-based B-integral measurement method for a high-power laser facility”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。
 

　　慣性約束聚變以及其他高能量密度科學(xué)研究對高功率激光驅(qū)動器的輸出能量和功率提出了極高的要求，而強激光的非線性相位調(diào)制效應(yīng)會引起光場中的中高頻調(diào)制迅速增長，造成波前畸變和近場調(diào)制，導(dǎo)致光束質(zhì)量下降，增加光學(xué)元件損傷風(fēng)險。B積分作為激光在傳輸過程中通過非線性效應(yīng)積累的附加相位，是評估裝置是否安全運行的重要參數(shù)。因此準確測量激光系統(tǒng)的B積分，明確裝置安全運行下的最大輸出能力，對于強激光裝置的設(shè)計、安全運行以及性能提升都具有重要意義。
 

　　針對激光裝置的B積分測量，美國的國家點火裝置NIF采用的是反高斯型強度調(diào)制的注入光束，通過檢測放大后的輸出光束的軸上像差來評估B積分相位調(diào)制。由于激光放大器的瞬態(tài)像差含有大量的離焦成分，再疊加熱透鏡效應(yīng)，這些因素會干擾B積分的測量結(jié)果，使得測量值與理論值存在15%~20%的偏差，難以滿足精密診斷需求。
 

　　為解決上述問題，研究人員提出了一種基于離軸像差的新型空間分辨B積分測量技術(shù)。通過數(shù)值計算和實驗發(fā)現(xiàn)，彗差分量在激光系統(tǒng)的總體像差成分中占比較小且保持穩(wěn)定，而且在離散Zernike多項式中，彗差項保持了良好的正交性，不受其他像差的耦合影響，可以準確地提取出來。因此，在原理驗證實驗中選擇了彗差形式的近場強度調(diào)制方案。
 

　　在SG-II裝置損傷測試平臺進行的實驗結(jié)果表明，B積分的測量值與理論值的偏差為5.8%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的反高斯調(diào)制的軸上像差測量方案。該方法無需修改激光裝置，具備單次測量能力，測量結(jié)果的準確性和重復(fù)性較好，為高功率激光系統(tǒng)中的非線性相位調(diào)制診斷提供了切實可行的技術(shù)方案。
 

　　在后續(xù)工作中，該方法還將進一步優(yōu)化，有望實現(xiàn)對SGII激光系統(tǒng)B積分的運行監(jiān)測。
 

　　相關(guān)研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(XDA25020303)支持。
 

　　引用：上海光機所在高功率激光裝置B積分測量方面取得進展 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所 【引用時間：2026年9月11日】