超高斯光束在超短脉冲激光系统中的传输

为了增大光束的填充因子及提高放大器的能量转换效率,设计了一种新型的空间4程放大器,该放大器包括四组由凹面镜组成的空间滤波器,它们构成一个全像传递系统。由于有实焦点,放大器置于真空系统中。放大前,入射的高斯光束首先通过一个软边光阑和一个空间滤波器,被整形为高阶超高斯光束,然后在放大器中进行放大和像传递。钛宝石晶体置于各空间滤波器的像面和物面上。实验表明,该放大器结构稳定,可以保持良好的光束质量,远场焦斑达到近一倍衍射极限。     

高功率准分子激光MOPA系统光束平滑技术研究

在充分调研大型激光系统多种光束平滑技术基础上,针对高功率准分子激光系统波长短、宽频带等特点,选用了无阶梯诱导空间非相干(EFISI)技术来实现角多路高功率准分子激光系统的平滑化。利用前端部分相干散射源和严格的像传递光路,开展了光束经预放大器1三程放大和预放大器2双程放大实验,研究了光束动态均匀性。实验结果表明,基于EFISI技术的平滑方法较好地保持了散射源的光束均匀性,经预放大器1放大后不均匀性为2.04%,经预放大器2放大后不均匀性为1.96%,能够满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。     

4程放大光路自动准直系统研究

激光束光路自动准直系统用于神光 Ⅲ原型装置光束精密准直。针对神光-Ⅲ原型的总体要求和主光路,结合光路自动准直的关键技术,充分考虑了其4程放大主空间滤波器的4个小孔空间分布和光学位置的特点,利用小孔像传递的原理,设计出一套优化、合理的4程放大的光路准直总体方案,并且在多程放大实验平台上得到了充分的验证和考核。     

4程放大光路自动准直系统研究

 激光束光路自动准直系统用于神光 Ⅲ原型装置光束精密准直。针对神光-Ⅲ原型的总体要求和主光路，结合光路自动准直的关键技术，充分考虑了其4程放大主空间滤波器的4个小孔空间分布和光学位置的特点，利用小孔像传递的原理，设计出一套优化、合理的4程放大的光路准直总体方案，并且在多程放大实验平台上得到了充分的验证和考核。     

离轴八程放大器自动准直技术研究

展示了基于离轴八程激光放大器的闭环自动准直技术研究,该项技术旨在用自动准直系统取代手动光路准直的方式,明显提高了该构型复杂的多程激光放大器的运行效率、准直精度与其输出光束质量。该技术利用主激光照明和像传递系统实现离轴八程激光放大器中滤波器小孔空间位置的精确标定,通过边缘检测处理远场光斑得到其指向中心。基于光斑中心与基准间的差值,对特定反射镜架进行二维控制进行光束指向补正,从而实现离轴八程放大器系统的闭环自动准直。研究结果表明,实验结果契合离轴八程放大器系统对光束准直准确率与效率的要求,验证了该准直技术在离轴八程激光放大光路中应用的可行性。     

4×2×3阵列式放大器参数测量系统优化设计

采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输,利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计,分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响,并对优化设计结果进行了分析和讨论,所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义。     

4×2×3阵列式放大器参数测量系统优化设计

采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输，利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计，分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义。     

4×2×3阵列式放大器参数测量系统优化设计

 采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输，利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计，分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义。     

用于ICF基准物理实验的子束激光系统优化设计

基于XG11激光装置实验平台建立了用于ICF基准物理实验的子束激光系统，采用软边光阑和空间滤波器组合的像传递技术实现了光束的空间整形和等像面传输，并利用Fresnel光束传输计算程序对系统进行了优化设计，分析了空间滤波器小孔尺寸以及软边光阑对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计具有一定应用意义。     

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序, 该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、B积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响, 并给出了典型的计算实例。     

Spatial chirp in Ti:sapphire multipass amplifier

The spatial chirp generated in the Ti:sapphire multipass amplifier is numerically investigated based on the onedimensional(1D) and two-dimensional(2D) Frantz–Nodvik equations. The simulation indicates that the spatial chirp is induced by the spatially inhomogeneous gain, and it can be almost eliminated by utilization of proper beam profiles and spot sizes of the signal and pump pulses, for example, the pump pulse has a top-hatted beam profile and the signal pulse has a super-Gaussian beam profile with a relatively larger spot size. In this way, a clear understanding of spatial chirp mechanisms in the Ti:sapphire multipass amplifier is proposed, therefore we can effectively almost eliminate the spatial chirp and improve the beam quality of a high-power Ti:sapphire chirped pulse amplifier system.     

20TW超短脉冲激光装置的研制

 介绍了基于啁啾脉冲放大技术的20TW全钛宝石超短脉冲激光装置的研制。该装置的主放大器采用全像传递的空间四程放大构型，可以保持良好的近场分布和提高能量转换效率。主放大器的钛宝石晶体为30mm×15mm，6台调Q倍频的YAG激光器泵浦。压缩后脉宽50fs，能量1J，峰值功率可达20TW，聚焦功率大于3×10¹⁸W/cm²。     

100-TW sub-20-fs Ti:sapphire laser system operating at a 10-Hz repetition rate

We developed a compact three-stage Ti:sapphire amplifier laser system that produced peak power in excess of 100 TW for a pulse duration of less than 19 fs and an average power of 19 W at a 10-Hz repetition rate. A final 40-mm-diameter Ti:sapphire amplifier is pumped by a Nd:YAG master-oscillator-power-amplifier system that produces ~7-J output of 532-nm radiation. The spatial beam quality is approximately 2 times diffraction limited for the full amplified compressed output pulse. With f/3 optics, this system should therefore be capable of producing a focused intensity of ~3x10(20) W/cm(2) .     

Beam overlapping in a multipass Ti:sapphire amplifier based on a parabolic mirror

According to laser beam transporting in a multipass Ti:sapphire amplifier based on a parabolic mirror, the influential factors to induce astigmatism are analyzed. The beam waists of the laser beam transporting in the multipass amplifier are calculated by ABCD law in sagittal and tangential planes, respectively, and are compared with each other. Our analyses of these influential factors provide valuable data to optimize this design of multipass Ti:sapphire amplifier, and our experimental results of getting Gaussian beam from such a kind of amplifier confirmed our theoretical analyses.     

An optical resilient packet ring node with SOA-based loadable and erasable storage buffer

A Ti:sapphire multipass amplifier producing 2.4 mJ, 26 fs pulses at a repetition rate of 1 kHz and 17 W pump power is described. An aperture mask is essential for a good performance of the multipass amplifier. Diffraction by the apertures is identified as one intrinsic source for pre- and post-pulses. A two-row beam path reduces these parasitic pulses effectively and improves the pulse contrast ratio by about one order of magnitude without reduction in power. The depolarization due to the oblique beam path through the Ti:sapphire crystal is proven to be negligible by measurements and calculations. PACS 42.60.Da; 42.55.Rz; 42.60.Lh     

全固态kHz啁啾脉冲飞秒激光放大器

要建造大功率超强激光系统,必须将nJ量级的种子进行放大,以得到mJ量级以及更高能量的激光输出.为达到这个目的,必须使种子能量指数增加,再生腔放大器是实现这一目的的良好途径;同时,为了得到更稳定的激光输出,须采用高重复频率的泵浦源.为此,设计了一种kHz重复频率激光泵浦的再生放大器,使用15 mJ的527 nm的绿光泵浦,得到了约2.3 mJ的800 nm放大激光输出,同时,对其输出激光的光谱特性进行了测量,将带宽为40 nm的种子注入后,得到了光谱带宽约为30 nm激光输出.     

大口径掺钛蓝宝石晶体放大的实验研究

分析了口径为80 mm的钛宝石晶体内的增益特性,对大口径钛宝石晶体中的泵浦光能量密度和泵浦光口径进行了优化设计。对于80 mm×17 mm的晶体,最佳工作光束口径为55 mm,泵浦能量为50 J;对于80 mm×30 mm的晶体,最佳工作光束口径为60 mm,泵浦能量为90 J,且其横向小信号增益远小于80 mm×17 mm晶体的。对影响大口径钛宝石晶体放大的横向放大自发辐射（ASE）和寄生振荡采用折射率匹配的包边技术进行了抑制。实验表明,该方法把允许横向增益从13提高到了2 100。实验系统为100 J绿光台面泵浦激光器,100 TW主放大器采用四程空间构型放大光路。80 mm×17 mm钛宝石晶体c轴水平放置,泵浦光和主激光均为水平偏振。当以泵浦光能量为49 J对主放大器进行双端泵浦,注入信号光能量为1.2 J,光束口径60 mm时,获得了14.2 J的放大光输出和286 TW的最高峰值功率。     

无展宽器的高重复率钛宝石啁啾飞秒脉冲再生放大器的研究

通过优化放大腔结构参数和采用高光束质量的泵浦激光,依靠放大器腔内各个元件的色散展宽种子脉冲, 用钛宝石作为增益介质, 在低泵浦能量下, 实现了高光束质量,高稳定的中等能量的高重复率飞秒脉冲再生放大. 将钛宝石晶体离焦放置,有效的避免了光学损伤. 在1.1 mJ的绿光泵浦下, 获得了2 ps, 120 μJ, 重复频率为1 KHz, 光谱带宽7.8 nm的放大脉冲, 用石英棱镜对压缩可得到130 fs的激光脉冲.     

大口径掺钛蓝宝石晶体放大的实验研究

 分析了口径为80 mm的钛宝石晶体内的增益特性,对大口径钛宝石晶体中的泵浦光能量密度和泵浦光口径进行了优化设计。对于80 mm×17 mm的晶体,最佳工作光束口径为55 mm,泵浦能量为50 J;对于80 mm×30 mm的晶体,最佳工作光束口径为60 mm,泵浦能量为90 J,且其横向小信号增益远小于80 mm×17 mm晶体的。对影响大口径钛宝石晶体放大的横向放大自发辐射（ASE）和寄生振荡采用折射率匹配的包边技术进行了抑制。实验表明,该方法把允许横向增益从13提高到了2 100。实验系统为100 J绿光台面泵浦激光器,100 TW主放大器采用四程空间构型放大光路。80 mm×17 mm钛宝石晶体c轴水平放置,泵浦光和主激光均为水平偏振。当以泵浦光能量为49 J对主放大器进行双端泵浦,注入信号光能量为1.2 J,光束口径60 mm时,获得了14.2 J的放大光输出和286 TW的最高峰值功率。