高功率激光装置大口径光学元件侧面清洗实验

针对高功率激光装置内部最易产生受激布里渊散射(SBS)效应的大口径取样光栅(BSG)元件,测试了经过化学刻蚀、紫外激光清洗作用处理后,大口径光学元件BSG侧面在355 nm激光辐照下的损伤阈值、损伤形态以及产生的石英颗粒气溶胶对环境污染程度的分析。结果表明：经过化学刻蚀,BSG侧面的损伤阈值提高78%,基本与通光面的损伤阈值相当,而经过紫外激光处理后的损伤阈值提升不高,仅为通光面损伤阈值的56%。侧面对比分析了相同激光能量辐照下样片侧面产生的气溶胶污染状况,结果表明紫外激光处理同样可以提高光学元件侧面产生污染物的阈值,且对光学元件性能没有影响。通过微观形貌和对通光口径影响分析表明,紫外激光清洗处理比化学刻蚀具有更好的安全性和适用性。     

高功率二极管列阵泵浦固体激光泵浦耦合优化设计

高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术,泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究,从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型,对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计,并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究,实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出,理论计算与实验结果符合较好。     

加速退化试验下金属化膜脉冲电容器可靠性评估

分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理。根据金属化膜脉冲电容器加速退化数据,研究了其可靠性评价问题。基于疲劳失效的Birnbaum-Saunders模型,建立电容器失效分布函数。根据试验数据可求得该型电容器可靠性模型中参数估计值,并将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型,求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。     

基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性分析

基于金属化膜脉冲电容器的失效机理,研究了基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性评估问题,给出了一个该型电容器的加速退化失效模型和参数统计推断方法。基于试验数据可求得该型电容器可靠性模型中未知参数的估计值分别为9.066 9×10-8sup>和0.022 1,将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型,由此模型求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。     

光参量啁啾脉冲放大系统非线性晶体长度确定及调谐方法研究

首先介绍了模拟光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）过程的多种计算模型,在此基础上提出了三步走逐步逼近算法,以确定OPCPA过程中最稳输出时所需的非线性晶体长度.这种算法综合利用了上述计算模型,随着计算模型越来越精确,非线性晶体长度的计算范围越来越小.因而利用这种算法能高效、精确地确定最佳非线性晶体长度.最后提出在OPCPA过程引入一定的相位失配量,来调谐最稳输出时所需晶体长度,从而能突破晶体加工精度不够的局限,在实际OPCPA过程中获得稳定输出. 关键词： 光参量啁啾脉冲放大 最稳输出 相位失配 非线性晶体长度     

熔石英表面铜颗粒污染激光诱导损伤

利用SAGA-S激光器输出的355 nm波长激光,研究了熔石英表面铜颗粒污染的激光损伤规律。采用磁控溅射的方式在洁净熔石英表面制备不同尺寸的颗粒状污染物,用1-on-1,10-on-1,20-on-1的方式测试经污染后的熔石英基底的损伤阈值,并采用光学显微镜观察损伤形貌、CCD在线测量损伤斑尺寸。结果表明:污染后的熔石英基底的损伤主要发生在后表面,而且以热烧蚀和热应力为主,基底的损伤阈值与熔石英前表面污染颗粒尺寸呈负指数关系,随后表面污染物颗粒尺寸的增大呈略微下降。前表面颗粒污染物诱导损伤斑尺寸为颗粒污染物尺寸的4倍,后表面颗粒污染物引起的损伤斑尺寸约为颗粒污染物尺寸的2倍。并绘出损伤斑尺寸与颗粒尺寸、辐照方式之间的关系。     

新型阵列式片状放大器全口径增益实验研究

 利用行波法对一台闪光灯泵浦、通光口径为29cm×29cm的新型高功率固体激光阵列式片状放大器的全口径平均增益进行了实验测试，在充电电压为23kV、泵浦能密度为10J/cm³的条件下，新型4×2×3阵列式片状放大器端部模块全口径平均增益为4.925%cm^-1，内部模块全口径平均增益为5.519%cm^-1。     

Numerical Investigation of Thermal Effect in Plasma Electrode Pockels Cell for High Average Power

The average power of a Pockels cell is limited by thermal effects arising from the optical absorption of the laser pulse. These thermal effects can be managed by configuring the switch as a plasma-electrode thin plate Pockels ceil, which works under heat-capacity operation. Simulation results show that, based on KD＊P （in thickness 0.5 cm） at an average power loading of 1 kW, the aperture integrated depolarization loss at 1.06 um is less than 10% in 5min working time.     

高负载脉冲氙灯管壁特性实验

利用“神光”-Ⅲ原型装置所用氙灯（内径为Ф31mm，弧长为1430mm，壁厚为3．5mm，管材为掺铈石英玻璃）进行高负载（爆炸系数fx=0.6）实验。图1给出了氙灯放电时的电流电压波形。实验发现，氙灯运行不到10发时，氙灯灯管内壁出现白色花纹，而且白色花纹的出现是随机的，并且不是一直都会存在。随着运行发次的增加，氙灯内壁出现乳状积淀物，发白区域从两端向氙灯中间延伸，但并不是均匀分布，而是成块状遍及整支灯管。运行到约20发时，在灯管内壁会出现短的亮线（即极限负载条纹），随着运行发次的增加，亮线的长度会沿圆周发展成弧形或圆环形，亮线的数量也会由两端离电极30mm处向氙灯中间增加，呈一系列的圆环分布，但圆环的间距并不相同，而且当氙灯冷却到室温时，可以观察到灯管内壁和氙灯下端（竖直）附有白色颗粒物。     

高功率激光片状放大器中自发辐射放大研究

 采用理论模拟和实验研究相结合的方法，研究了高功率激光片状放大器中的自发辐射放大(ASE)效应。建立了一套较完整的包含空间和时间的3维ASE模型，分析了不同电压、不同储能分布和不同泵浦时刻、不同增益长度积条件下ASE效应对放大器储能效率和小信号增益系数的影响。对4×2×3组合式放大器的计算结果表明：随着泵浦电压升高，ASE效应明显加强；23kV泵浦电压下，ASE效应造成的平均储能下降210%，小信号增益系数损耗为16.62%，增益不均匀性为7.44%；增益长度积可以作为判断ASE效应的依据，其值越大，ASE效应越强。