列阵透镜对能量测量影响的分析

结合列阵透镜的透过率分析了其后的光场分布。列阵透镜由多个列阵元拼接而成，用以改善主透镜焦点附近能量分布的均匀性。列阵透镜在提高辐照均匀性的同时，给能量测量带来了不利的影响。这是由于经过列阵元的相邻子光束会产生干涉，干涉条纹处的激光能量密度和功率密度相应都大为增加，其数值在干涉区域中心处能上升到原来的4倍。更高的能量密度和功率密度对能量计提出了更苛刻的要求。在没有采取适当措施的时候使用，就会损坏能量计。

基于孔径耦合带状线的激光脉冲整形系统

实现了一种新型的激光脉冲整形系统，该系统使用了一个由孔径耦合带状线（ACSL）电脉冲整形器驱动的电光调制器。一个电脉冲整形器由两条通过其公共接地板上的耦合孔径发生耦合作用的带状传输线所组成的四端口装置。更换具有不同耦合孔径的公共接地板，该电脉冲整形发生器可以具有150ps时间结构的任意整形电脉冲。将任意整形的电脉冲输入到电光调制器上，就可以得到任意整形的激光脉冲。利用该系统，激光脉冲整形系统能够产生具有150ps前后沿，1～3ns脉冲宽度可调、高对比度、光滑过渡以及任意整形的激光脉冲。

利用晶体串接实现高效宽带三倍频

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率(1.5 GW/cm2)条件下研究KDP晶体串接三次谐波转换。当两块混频晶体的长度选择为8 mm和6 mm,晶体分别偏离原混频匹配角0.35 mrad和-0.25 mrad时可以有0.3 nm的谐波转换带宽,同时系统的三次谐波转换效率与两块混频晶体之间的距离有密切关系,当两块晶体之间的距离使从第一块混频晶体出射的光波之间的相位差改变π时,会使第一块混频晶体产生的三次谐波大部分回流到基频和倍频光,从而使转换效率大幅度下降,最合适的距离应当使光波之间的相位差改变为2π。

掺镱双包层光纤放大器高功率脉冲放大特性

从放大器速率方程出发，分析了掺镱双包层光纤放大器的放大特性。模拟计算了无信号输入时放大器上能级粒子数、泵浦功率和放大自发辐射（ASE）在放大器中的稳态分布。分析了前向和后向泵浦时，高功率高斯脉冲放大时的脉冲波形畸变、上能级粒子数的时间特性、放大器存储能量和脉冲能量演化等动态特性。讨论了掺镱双包层光纤放大器输出脉冲能量随不同输入脉冲峰值功率和泵浦功率的关系。该模型和结论对高功率脉冲放大器的设计和优化具有一定的理论指导意义。

Design and control of an ultraprecision stage used in grating tiling

In petawatt laser system, the gratings used to compose pulse compressor are very large in size which can be only acquired currently by arraying small aperture gratings to form a large one instead, an approach referred to as grating tiling. Theory and experiments have demonstrated that the coherent addition of multiple small gratings to form a larger grating is viable, the key technology of which is to control the relative position and orientation of each grating with high precision. According to the main factors that affect the performance of the grating tiling, a 5-DOF ultraprecision stage is developed for the grating tiling experiment. The mechanism is formed by serial structures. The motion of the mechanism is guided by flexure hinges and driven by piezoelectric actuators and the movement resolution of which can achieve nanometer level. To keep the stability of the mechanism, capacitive position sensors with nanometer accuracy are fixed on it to provide feedback signals with which to realize closed-loop control, thus the positioning precision of the mechanism is within several nanometers range through voltage control and digital PID algorithm. Results of experiments indicate that the performance of the mechanism can meet the requirement of precision for grating tiling.}

高功率激光装置前端系统激光脉冲的时间整形及修正技术

针对激光惯性约束聚变实验研究对高功率激光驱动器前端系统复杂时间形状种子激光脉冲的需求, 应用孔径耦合带状线集成波导整形系统设计了满足需要的前端整形激光脉冲。用一种新方法精确计算了孔径耦合带状线电脉冲整形器的耦合系数和孔径宽度的数值关系, 并针对高衬比度整形激光脉冲的需求, 提出了高衬比度双极型集成波导整形系统方案。由该系统可以得到100 ps脉冲前沿、1～3 ns脉冲宽度可调、高衬比度(大于100∶1)、光滑无纹波调制、可精确满足神光II八路及第九路装置需求的前端整形激光脉冲。

高功率激光系统中B积分的研究

通过对非线性薛定谔方程的求解,数值模拟了高功率激光系统中钕玻璃的B积分传输规律,并理论分析了B积分对光脉冲的波形和频谱的影响,详细介绍了几种消除B积分影响的方法。这对高功率激光系统中光放大有一定指导意义。

梯度补偿法控温晶体的高功率绿光激光器

研究了平均功率超过30 W的稳定高效全固态绿光激光器,分析得出影响全固态腔内倍频激光器倍频效率和输出稳定性的主要因素是倍频晶体局部温升造成的相位失配和热透镜效应,采用温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,降低激光器工作中倍频晶体内外温度梯度从而有效地克服因晶体局部温升造成的倍频相位匹配角失配和热透镜效应。采用三条60 W的半导体激光二极管阵列板条侧面抽运Nd:YAG激光增益介质棒,采用声光调Q,平凹直腔和腔内倍频结构配合温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,得到了稳定高效的532 nm

基于棱镜实现三倍频谐波分离

基于棱镜的色散特性,提出一种楔形窗口与聚焦透镜组合的方式,解决了高功率激光装置三倍频谐波分离所存在的问题,即三倍频的高通量传输和靶面辐照。结合“神光Ⅱ”装置多功能高能激光系统有关参数进行系统设计,确定了楔形窗口参数,并对其所引起的B积分和间距误差进行了分析。通过实验测试,三倍频传输通量由0.7～1 J/cm2提高到2.8 J/cm2,同时靶面三倍频和二倍频分离间距达到2.85 mm,实现了高功率激光装置高通量传输的三倍频谐波分离。

Two-dimensional performance of uniform irradiation with the use of an edge-softened lens array and spectral dispersion

A lens array composed of edge-softened elements is used to improve on-target irradiation uniformity in the Shenguang II Laser Facility, with which a Fresnel pattern of suppressed diffraction peaks is obtained. Additional uniformity can be reached by reducing short-wavelength interference speckles inside the pattern when the technique of smoothing by spectral dispersion is also used. Two-dimensional performance of irradiation is simulated and the results indicate that a pattern of steeper edges and a flat top can be achieved with this joint technique. (c) 2007 Optical Society of America.

二元振幅型面板用于光束空间整形

为了提高高功率激光系统的整体效率和充分利用光能,需要对前端注入的高斯光束进行空间整形,实现驱动器终端激光的均匀化输出。采用振幅型二元面板对激光光束进行空间强度整形,利用误差扩散法进行了理论设计,数值摸拟了整形效果,同时讨论了面板加工误差以及空间滤波器的小孔大小等因素带来的影响。根据理论设计,分别加工了反高斯透射率分布和抛物线透射率分布的二元面板,并进行了整形实验,实现了各自的整形功能,并做了误差分析。实验证明二元面板能对激光光束的空间强度分布实现了精确的整形。

锥形光纤的功率分布特性

从波动理论出发,对锥形光纤的纵向传播常数进行泰勒(Taylor)级数展开,经近似得到了锥形光纤功率分布的解。基于此理论,对锥形光纤的功率分布特性进行了讨论,并分析了锥形光纤的长度、锥度和光纤折射率等参数对锥形光纤不同模式功率分布的影响。为了减小功率泄漏,当光从锥形光纤大端入射时,应当减小锥长,减小锥度,增大纤芯包层折射率差;当光从锥形光纤小端入射时,应当增加锥长,增加锥度,增大纤芯包层折射率差。在长锥长、大锥度情况下,光纤折射率分布的影响相对较小。

Design guidelines and characteristics for a kind of four-layer large flattened mode fibers

A theoretical method to analyze a kind of four-layer large flattened mode (LFM) fibers is presented. The properties of the fiber, including the fundamental and higher-order modal fields, effective area and bending loss are discussed by comparison. At the same time, the reasons for the different characteristics are considered. The obtained results indicate that the effective area of the four-layer LFM fiber is about 1.3 times larger than that of the conventional standard step-index fiber and the fiber can suppress the higher-order modes via bending effectively. The four-layer LFM fiber has less efficient bend-induced filtering ability than the conventional step-index fiber; however, it has more efficient filtering ability than the three-layer LFM fiber. (C) 2007 Elsevier GmbH. All rights reserved.

神光Ⅱ升级装置终端光学组件的排布设计

设计高功率激光装置靶场终端光学组件(FOA)时考虑的重要因素是鬼像对光学元件的破坏。由于神光Ⅱ升级装置(SG-Ⅱ-U)的输出能量高、靶场空间小、鬼像分布情况复杂,导致了终端光学组件的设计难度很高。用自主研发的鬼像控制设计软件对神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件排布进行设计,给出了进行鬼像控制设计时需考虑的设计因素,并对比研究了两种靶场终端光学组件设计方案的优缺点,最后结合神光Ⅱ升级装置的特点,优化设计出神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件的最终排布方案。

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.