Author Affiliations
Abstract
Research Center of Laser Fusion, CAEP, P.O. Box 919-988, Mianyang 621900, China
Thermal stress can induce birefringence in a laser medium, which can cause depolarization of the laser. The depolarization effect will be very severe in a high-average-power laser. Because the depolarization will make the frequency doubling efficiency decline, it should be compensated. In this paper, the thermal characteristics of two kinds of materials are analyzed in respect of temperature, thermal deformation and thermal stress. The depolarization result from thermal stress was simulated. Depolarization on non-uniform pumping was also simulated, and the compensation method is discussed.
depolarization depolarization compensation thermal birefringence High Power Laser Science and Engineering
2015, 3(1): 010000e9
Author Affiliations
Abstract
Research Center of Laser Fusion (RCLF), CAEP, P.O. Box 919-988, Mianyang, Sichuan 621900, China
The high repetition rate 10 J/10 ns Yb:YAG laser system and its key techniques are reported. The amplifiers in this system have a multi-pass V-shape structure and the heat in the amplifiers is removed by means of laminar water flow. In the main amplifier, the laser is four-pass, and an approximately 8.5 J/1 Hz/10 ns output is achieved in the primary test. The far-field of the output beam is approximately 10 times the diffraction limit. Because of the higher levels of amplified spontaneous emission (ASE) in the main amplifier, the output energy is lower than expected. At the end we discuss some measures that can improve the properties of the laser system.
Yb:YAG V-shape amplifier water-cooled 10 J laser system High Power Laser Science and Engineering
2014, 2(3): 03000e27
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
根据亚波长光栅的导模共振异常特性，提出三角形槽亚波长光栅实现惯性约束聚变驱动器谐波分离的技术方案.定义了用于描述谐波分离性能优劣的谐波分离品质函数，对影响三角形槽亚波长光栅的谐波分离品质函数的光栅参量进行了详细的分析，基于矢量衍射理论设计了能够实现谐波分离的三角形槽亚波长光栅，确定了用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅的设计思路和方法.
衍射光学 亚波长光栅 矢量衍射理论 谐波分离 Diffraction optics Sub-wavelenth grating Vector diffraction theory Harmonic waves separating
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
根据原型装置主放大系统组合式四程放大结构的特点,计算分析了放大过程中注入能量、放大增益及损耗的微小起伏对系统输出能量稳定性的影响.根据原型装置集成实验结果,分析了目前原型装置单路输出能量稳定性水平.研究结果表明:注入能量越大,其变化对输出能量影响越小;小信号增益系数对输出能量的影响明显大于注入能量;系统输出能量稳定性对腔内光学元件的透过率变化要求高于腔外光学元件.在3 ns基频光输出达标点处要使输出能量不稳定性控制在5%以内,注入能量起伏要低于10%,腔内放大片小信号增益系数起伏要低于1%,腔内光学系统损耗起伏要低于2%.
原型装置 四程放大系统 小信号增益系数 能量稳定性 TIL Four-pass amplification Small gain coefficient Output energy stability 强激光与粒子束
2005, 17(10): 1509
1 山东大学信息科学与工程学院,山东,济南,250100
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
建立了较完整的高功率激光装置总体设计的评估指标体系,并运用多目标决策理论和加权综合法,初步建立了多级综合评估数学模型,以期对复杂激光装置的总体设计做出较客观的分析评价,选出合理方案;最后利用所建立的数学模型对目前四种高功率激光装置设计结构的技术性和经济性等方面进行了初步综合评估.评估结果表明,多级综合评估模型较合理,对系统总体优化设计有重要的指导作用.
高功率激光装置 优化设计 多级综合评估 评估指标 权重 High-power laser facility Optimized design Multi-level comprehensive evaluation Evaluation index Weight
1 山东大学信息科学与工程学院,山东,济南,250100
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
在分析不同基质材料激光特性的基础上,结合钕玻璃放大系统的增益特性和△B分布特性,提出了在高功率激光装置的主放大级中,混合使用高增益激光玻璃和低非线性折射率玻璃的新思路,以期在降低非线性折射率的基础上提高激光装置在短脉冲的输出能力.用光传输程序模拟计算所得结果表明该方案能有效提高系统输出能力.在1 ns时,激光系统最大能量输出有30%～40%增长.
高功率激光装置 能量增益 数值模拟 激光玻璃 非线性折射率 High-power laser facility Energy gain Numerical simulation Laser glass Nonlinear refractive index coefficient
1 四川大学电子信息学院,光电系,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
根据实际光学元件的畸变波前建立了畸变波前模型,分析了位相均方根梯度计算过程中,三种波前数据处理方式的各自特点及优劣,并得出最佳处理方式,即对波前边缘增添零采样点、加汉宁窗处理、傅里叶变换、低通滤波、傅里叶逆变换、乘上逆汉宁窗,最后截取原始长度的数据.讨论了畸变波前边缘增添零采样点的个数、波前口径、波前抽样间距与均方根误差之间的相互关系.计算证明,对于口径为300 mm×300 mm、抽样间隔为0.5 mm的随机波前,当取截止频率为33 mm-1、初始波前两边分别添14个点即波前尺寸扩大7 mm长时,其均方根误差最小,此时该值为 0.008 λ,恢复的波前最理想,计算所得的位相均方根梯度也最合理.
畸变波前 均方根梯度 均方根误差 抽样间距 Distorted wavefront RMS gradient（GRMS） RMS error Sampling space
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 西南交通大学光通讯实验室, 四川 成都 610031
在纳秒级光脉冲多程放大研究中,Lowdermilk解析解仅考虑了增益完全恢复和完全不恢复两种极端情况.实际上,在脉冲间隔时间内放大器的增益恢复很可能介于完全恢复和完全不恢复之间.直接从速率方程出发,建立脉冲通量与激光上、下能级粒子数的相关方程,推导出上、下能级粒子数密度在脉冲与放大器发生相互作用时间间隔dT前后的递推关系,从而解决了增益不完全恢复问题.另外,把该模型的计算结果与Lowdermilk解析解和多程放大实验结果做了比较,分析了弛豫效应对能流放大特性的影响,并得到了比较准确、可靠的结果.
光束传输 速率方程 多程放大 增益饱和 弛豫效应
1 西北工业大学应用物理系, 陕西 西安 710072
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
对高功率激光装置中存在的一类非线性自聚焦现象--"热像"效应进行了数值模拟和实验研究.从菲涅耳衍射积分与非线性近轴波动方程出发,采用线性传输和分布傅里叶算法,编制了光传输程序,研究了透明衍射物产生"热像"的形成位置,能流分布及通量随B积分变化关系;并在星光Ⅱ装置上完成了相关实验,与计算结果进行比对,两者吻合较好.
非线性光学 “热像” 高功率激光 光学损伤
1 西北工业大学,应用物理系,陕西,西安,710072
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
对高功率激光系统中存在的一种类似于小尺度自聚焦的非线性过程--"热像"效应进行了理论分析和模拟计算.当一束经过遮光物调制的激光光束通过非线性介质后,在随后的光路上将产生一个亮点,即"热像"."热像"处的光强比背景光强大几倍,因此位于"热像"附近位置的光学元件很可能遭受损伤.从全息成像的角度对"热像"的形成过程进行了分析.结果表明:"热像"的位置处于以非线性介质为中心与遮光物大约对称的地方,"热像"的光强是原始光强的(1+B)2倍.计算机模拟与理论计算结果吻合较好,验证了上述结果.
热像 全息成像 非线性自聚焦 光学损伤 高功率激光 Hot image Holographic imaging Nonlinear self-focusing Laser damage High-power laser
