中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
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。
二极管泵浦固体激光 泵浦耦合 理论模拟 光线追迹 diode pumped solid-state laser pump coupling theoretical simulation ray-tracing
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
氙灯抽运将导致钕玻璃内的不均匀温升,由此带来空间频率较低的热畸变,成为整个光路中最主要的畸变源。研究了400 mm口径4×2组合式片状放大器的动态热畸变问题。初步研究结果表明,在现有抽运结构下,抽运能量导致钕玻璃片表面最大温升约为0.85 ℃;由此引起钕玻璃片的“S”形变,最大形变大约为1.7×10-6 m,最大应力约为65 kPa,整个动态波前畸变约为0.3λ,与美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的实验值相符。在目前的抽运结构下,动态波前畸变满足设计要求。
片状放大器 动态热畸变 光线追迹 有限元分析
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院院机关, 四川 绵阳 621900
4 国防科技大学光电学院, 湖南 长沙 410073
在对描述I类相位匹配倍频过程的耦合波进行分析的基础上,发现不同初始条件下倍频过程中基频光和倍频光强度变化情况不相同。当注入倍频光能量不为零,且初始相位满足一定条件时,能量会在基频光和倍频光中循环交换。利用倍频过程中的这个循环过程,提出在倍频过程中注入倍频种子光(简称倍频注入)以实现稳定的倍频能量输出,并用数值模拟计算结果证明了倍频注入方法的有效性。进一步的数值模拟研究结果表明：倍频注入方法中可以通过改变注入的倍频种子光强和倍频种子光与基频光之间的相对相位来调节实现稳定倍频输出所需的倍频晶体长度。
非线性光学 I类相位匹配 倍频注入 倍频稳定输出
1 国防科技大学理学院光电工程系, 湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
采用大口径、高功率激光二极管(LD)阵列的大型全固化二极管抽运激光系统(DPSSLs)能够产生高功率、大能量、高重复频率的优良激光。为了实现对介质的高效抽运,将空心透镜导管应用于大口径高功率激光二极管阵列耦合系统。基于三维光线追迹的数值计算方法,编制了LD纵向抽运耦合系统模拟软件,对空心透镜导管进行模拟与设计,使系统耦合效率超过90%的同时,增益介质表面抽运场具有良好的均匀性,实现了对介质的高效均匀抽运;同时通过改变空心透镜导管的参数进行模拟比较,得出了空心透镜导管设计的经验公式,为大型DPSSLs耦合系统的设计提供了有益的参考。
激光技术 空心透镜导管 光线追迹 激光二极管阵列
