高功率激光系统鬼光束光控制技术研究

通过理论计算与实验研究,详细分析了鬼光束(ghost beam)的传输与变换规律.研究了高功率激光系统中鬼光束聚焦形成的鬼点(ghost image)的位置与规避方法,在某高功率激光装置预放大系统中通过角度倾斜与透镜迎光面的选择等措施,成功避开了鬼点对各种光学元件带来的损伤,同时融合了笔形光束与反激光的控制技术,提高了系统输出信噪比,获得了稳定可靠的系统输出特性.     

高功率激光装置中鬼光束的计算机分析

 利用自行开发的CatchGhost软件,全面快速地对某近轴光学系统中危害性鬼点的位置和能量进行了精确的计算,为装置的设计和运行提供了支持。该软件可在较短时间内完成超大量的计算,能一个不漏地分析系统中的鬼点,并较准确地计算鬼点的能量和位置,进而自动筛选出危害性鬼点。计算中考虑了与能量相关的反射率、增益、损耗、元件卡光及小孔板等因素,使得计算结果具有很高的准确度和实用价值。     

高功率激光装置打靶精度测试技术

 多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用,提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标,建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系;通过打焦斑靶,建立焦斑模板,采用套模板的方法,读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标;由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系,求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标,计算得到激光打靶精度,分析打靶精度测试结果的不确定度,从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。     

大型激光装置束间能量平衡能力综合分析方法

 针对大型激光装置输出能量平衡能力,建立了束间均方根分析方法。构建了大型激光装置的光束能量观测数据变换过程,得到服从近似正态分布的变换数据,从而建立简便的束间能量平衡能力的均方根计算方法;基于全控图和选图,针对装置能量平衡能力短期变化提出均方差控制图,并定义装置平均失效强度函数,用于描述装置整体的能量平衡能力长期变化趋势。通过对调试数据的分析,验证了综合分析方法的可视性和高效性。     

应用级联倍频方法提高倍频系统输出稳定性研究

提出应用级联倍频方法提高倍频系统输出稳定性,并就该方法的有效性进行了理论分析和模拟计算.分析和计算结果不但证明级联倍频方法能实现倍频系统稳定输出,而且还表明可以通过仔细调节第一块倍频晶体中波矢方向 k 与光轴间夹角、两块倍频晶体间的间隔,能调节改变实现倍频系统最稳输出时所需第二块晶体的理论计算长度,使之与第二块倍频晶体的实际加工长度一致,最终实现系统稳定倍频输出.级联倍频方法在实现高输出稳定性的同时能实现高的倍频转换效率,对应用于光参量啁啾脉冲放大系统的高稳定抽运源系统的设计建造具有重要参考意义. 关键词： 级联倍频 稳定倍频输出 光参量啁啾脉冲放大     

高功率激光整形脉冲波形控制技术

 针对神光-Ⅲ原型装置物理实验要求的三台阶整形脉冲（三个台阶的脉冲宽度比为1.5∶1.0∶0.5,强度比为1∶4∶16,脉冲总能量为500 J）,并根据该装置的系统构成和具备任意脉冲整形技术,开展了高功率激光整形脉冲波形控制技术研究,通过对基频光段的增益饱和效应和三倍频光的频率转换过程的分析,获得了脉冲时间波形在传输、放大及频率转换过程中的一些变化特点,在此基础上建立了一套简单的预测模型。经过反复迭代计算和多次全系统联机实验获得了实验结果,并在物理实验中得到了应用,初步形成了高功率激光整形脉冲波形的控制方法。     

新型LD泵浦振荡器与多程放大系统联机实验

 新型LD泵浦振荡器采用环形结构，具有单纵模几率高、时间波形和幅度高度稳定等特点，这些特点使其与多程放大器的联机非常方便，没有系统多脉冲注入破坏风险和能量不稳破坏风险。联机实验取得了显著成果，输出能量达1.252kJ，是当前国内固体激光器单束输出最高能量，此时输出脉冲脉宽为1.26ns，光束口径为20cm×20cm，平均功率密度达2.5GW/cm²。     

基于焦斑空间频率全域优化的偏振匀滑设计

偏振匀滑是利用光束偏振特性降低焦斑对比度的一种技术,它最大可降低焦斑对比度为原来的1/√2. 焦斑的频谱分析显示,传统楔形晶体的偏振匀滑对焦斑对比度的改善只集中在某些特定的空间频率,本文因此提出了一种可全域降低焦斑空间频率的偏振匀滑方法,它采用单轴晶体对入射光的角度不同而产生的相移不同的方法,实现激光两种正交偏振态在靶点的分离. 理论分析和数值模拟表明,新方法可以实现焦斑空间频率中高频段的全频域降低,焦斑对比度也可同时达到1/√2的最大程度的改善. 分析了连续相位板作为新方法引入激光入射角分布不同的条件,确定了刻蚀连续相位板面形的晶体同时实现焦斑整形和偏振匀滑的边界条件. 关键词： 偏振匀滑 焦斑功率谱 响应函数 焦斑整形     

高斯脉冲非理想条件下的谐波转换规律

对于实际的大口径高功率激光器而言,I/II类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律,以便于指导实际情况的晶体调试,研究了各种非理想条件下,比如1ns高斯脉冲,不同波面半径和晶体损耗对三倍频谐波转换的影响。研究结果表明:高斯形脉冲的三倍频外效率绝对值比平顶脉冲降低了10%;为了追求最高三倍频外效率,由于受1ns高斯脉冲和三倍频晶体损耗的影响,二倍频晶体的最佳内失谐角是160μrad而非220μrad,二倍频内部效率最佳平均值并非为67%,而是在60%~63%左右为最佳,并且晶体损耗越高,二倍频内部效率的最佳平均值越低;功率密度越高,波面半径和发散角对谐波转换的影响越大。     

大能量输出类再生放大系统研究

在对再生放大系统进行改进的基础上提出类再生放大技术,应用大口径放大器,在腔内增加完全成像系统,对注入整形光束进行任意多次的保形放大。可行性验证实验基于两个低增益、大口径放大器,已达到大于10~4的系统增益;在注入能量仅为43μJ能量条件下,实现了大于600 mJ的系统输出能量。验证实验结果表明基于较低增益放大器单元的类再生放大系统,既能实现高增益又能实现大能量输出。