高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

为满足高功率激光装置对终端光学系统的改进要求,控制3ω光路透射元件厚度以降低激光损伤风险,避免3ω非对称聚焦与色分离元件对靶场调靶产生不利影响,本文利用非共线相位匹配原理讨论了KDP晶体Ⅰ类和Ⅱ类两种和频产生351 nm(3ω)激光及其远场色分离过程.模拟结果表明,室温20?C环境中除目前常用的共线和频外,1053 nm(ω)与526.5 nm(2ω)激光可选择Ⅰ类或Ⅱ类两种非共线和频方式实现高效3ω激光输出并在激光远场实现色分离,且具有足够的高效转换失谐角容宽.计算表明,与Ⅰ类和频类似,Ⅱ类和频也存在一个非临界相位匹配过程,其匹配方向约为θ(3ω)=86.53?.可通过增加晶体厚度克服其有效非线性系数较低的缺点,实现3ω高效输出,失谐角容宽可达±20 mrad.为满足靶场需要,解决非共线角容宽苛刻带来的调节不便,并进一步使光路紧凑,将楔角为12?的熔石英楔板置于倍频晶体之后,ω与2ω激光在熔石英楔板后表面可产生约3.5 mrad分离角.经非共线和频,使用薄透镜即可实现聚焦及色分离.该方案完全满足终端光学系统的改进要求,可作为可靠的备选方案之一.     

汞蒸汽中双光子共振四波和频产生125nm的相干辐射

利用汞原子6~1S_0—7~1S_0双光子共振四波和频产生了125nm的相干辐射.对双光子共振增强效应、双光子共振克尔(Kerr)效应进行了研究.讨论了平面波和聚焦情况下最佳相位匹配的条件.实验中还观测到了四波参量振荡和四波差频的信号输出.     

高功率激光驱动器光束自动准直目标定位算法

为满足高功率激光驱动器光束自动准直的高精度和实时性要求,提出了一种快速高精度的自动准直目标定位算法。首先利用变结构元广义数学形态学边缘检测算法在充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响,然后采用拉格朗日多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位,最后利用最小二乘拟合以及几何形心拟合的方法实现图像中光斑目标中心的精确定位。该算法在神光Ⅱ升级装置的光路自动准直中得以验证,实验结果表明八路预放光路准直时间小于3 min,主放光路准直时间小于7 min,主放输出光束近场准直准确度优于0.2%,远场指向准确度优于0.2(RMS)。     

Phase mismatching analysis of third-harmonic generation in BBO crystal

<正>Phase mismatching for third-harmonic generation(THG) in barium metaborate(BBO) crystal is investigated in detail.Upon using BBO crystal in the TypeⅠ(oo→e) scheme,in the two independent planes (principal section of the crystal and the plane normal to principal section),when the input second-harmonic beam deviates from the expected direction,phase mismatching occurs and the angle deviation produces different effects on the conversion efficiency.We numerically simulate these two cases of phase mismatching and identify the relation between the conversion efficiency and the deviation angle in the air.The computational results indicate that the phase matching tolerance in the principal section is 0.2°(in the air),while the phase matching tolerance in the plane normal to principal section is 4.5°(in the air).After conducting a lab experiment,the results agree perfectly with the computational results,indicating that the deviation angle in the principal section has a greater effect on the conversion efficiency.     

高功率激光装置光束准直系统新型远场监测技术

利用高功率激光装置空间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,设计出一套新型光路远场监测方案,并且在实验平台上进行了实验验证.实验结果表明：相对传统的远场监测方法,该远场监测系统通过侧面离轴光栅取样灵活利用空间,其调整平均误差为空间滤波器小孔直径0.9%,能够满足准直系统远场调整精度(<小孔直径5%)的要求. 关键词： 激光技术 光束准直 光栅 远场     

Filamentation instability in two counter-streaming laser plasmas

The filamentation instability was observed in the interaction of two counter-streaming laser ablated plasma flows,which were supersonic, collisionless, and also closely relevant to astrophysical conditions. The plasma flows were created by irradiating a pair of oppositely standing plastic(CH) foils with 1ns-pulsed laser beams of total energy of 1.7 k J in two laser spots. With characteristics diagnosed in experiments, the calculated features of Weibel-type filaments are in good agreement with measurements.     

高功率激光器自动准直系统图像处理的可信度评估

自动准直系统是将采集的图像进行特定算法处理获取光束的位置信息,驱动电机调整光斑到指定的位置,其中图像质量对光束定位的精确性影响很大,为尽量避免受严重噪音和光束畸变影响的图像进入图像处理流程而产生准直结果的错误判断,保证自动准直系统图像处理结果的精确性,试图提供一种较为简单的判断依据,采用基于Monte-Carlo模拟方法,建立了远场准直过程中三种主要噪音的干扰评估模型,以测量不确定度作为定量判断处理图像与否的特征参数,将该结果做成统计图表作为判断依据。结果表明,在设定合理测量不确定度阈值的情况下,该特征参数能够较好地排除不良图像,从而提高准直结果的可信度。     

高功率激光对大口径融石英玻璃的破坏的研究

针对神光Ⅱ第九路激光装置三倍频达标实验中出现的大口径融石英玻璃的破坏现象,分析产生的原因和机制,确定了是由横向受激布里渊散射(TSBS)造成的,并采用了有效抑制TSBS的方案.理论上建立了大口径融石英玻璃中横向受激布里渊散射的增益模型,利用该模型计算了高功毕激光系统中融石英取样镜的破坏阈值.实验结果和理论计算均得到310 mm口径窄带激光能量达到2～3 kJ时融石英玻璃将产生破坏.     

高功率钕玻璃激光三倍频脉冲时间波形的研究

基于目前国内规模最大的激光驱动器——“神光Ⅱ”八路基频光已经实现功率平衡运行，通过改变其中若干路三倍频系统各调谐量的偏离，对输出三倍频波形进行束与束之间的横向对比研究.研究发现，对于Ⅱ类-Ⅱ类偏振失配三倍频系统，在影响转换效率的三个调谐量中，偏振分配角失配Δθ_p对三倍频波形影响最大；在入射基频功率密度约为1.0GW/cm²情况下，当三倍频系统三个调谐量都处在最佳匹配时，三倍频波形半峰全宽τ最小.研究工作为最终实现“神光Ⅱ”八路光束三倍频功率平衡输出提供了晶体调试 关键词： 三倍频 时间波形 功率平衡     

汞蒸汽中利用四波和频产生125nm附近可调谐真空紫外激光

以氩为匹配气体的汞蒸汽四波和频实验中,一束泵浦光(ω₁)与汞原子6¹S₀—7¹S₀严格双光子共振,当另一束泵浦光(ω₃)在汞原子7¹S₀—9¹P₁跃迁的蓝端调频时,产生可调谐的真空紫外(VUV)激光(ω₄=2ω₁+ω₃),其 关键词：