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Abstract
CEA CESTA, Le Barp, France
Mid-spatial frequency wavefront deformation can be deleterious for the operation of high-energy laser systems. When fluid cooled high-repetition-rate amplifiers are used, the coolant flow is likely to induce such detrimental mid-spatial frequency wavefront deformations. Here, we describe the design and performance of a 90 mm × 90 mm aperture, liquid-cooled Nd:phosphate split-slab laser amplifier pumped by flash-lamps. The performance of the system is evaluated in terms of wavefront aberration and gain at repetition rates down to 1 shot per minute. The results show that this single cooled split-slab system exhibits low wavefront distortions in the medium to large period range, compatible with a focus on target, and despite the use of liquid coolant traversed by both pump and amplified wavelengths. This makes it a potential candidate for applications in large high-energy laser facilities.
flash-lamp pumping high-power laser laser cooling neodymium glass wavefront error High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e3
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
重复频率激光放大器是实现重复频率激光器的关键器件,其重复频率取决于对抽运及放大过程中产生热量的有效控制。针对千焦耳量级输出重复频率激光器的需求,通过合理的结构设计、冷却液选型及测试等,研制出一台基于氙灯抽运、钕玻璃增益介质、液体冷却、通光直径为Φ130 mm的激光放大器样机。测试结果表明,该放大器样机可实现每分钟一次的重复频率运行,同时具备双程1.3189倍净增益,双程动态波前PV(peak to valley)平均值为0.2718波长(λ)(20 ℃,λ=1053 nm,10发次计)和0.3223λ(30 ℃,λ=1053 nm,10发次计)。
激光器 重复频率激光放大器 液体冷却 氙灯抽运 钕玻璃 中国激光
2019, 46(10): 1001007
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心, 上海 201815
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高密度光存储技术实验室, 上海 201800
在惯性约束聚变(ICF)激光驱动器中，片状放大器系统为装置提供超过99%的能量，是装置最重要的系统之一。大口径高通量验证实验平台(ITB)装置是我国为开展ICF研究而研制的激光装置，单束输出能量达到19.6 kJ(脉宽5 ns，中心波长1053 nm)。介绍了大口径N31 钕玻璃片在ITB 装置400 mm 单口径片状放大器系统中应用的增益特性。实验结果表明，采用尺寸为810 mm×460 mm×40 mm、Nd3+离子浓度为3.5×1020 cm-3的N31钕玻璃片，结合装置片状放大器系统放电回路参数与抽运腔结构参数优化，输出小信号增益系数达到5.28%/cm，增益损耗比为15∶1；360 mm 激光光束口径范围内增益均匀性(最大值/平均值)达到1.063∶1。
材料 钕玻璃 片状放大器 400 mm 口径 增益特性
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心, 上海 201815
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高密度光存储技术实验室, 上海 201800
大口径高通量验证实验平台(以下简称ITB 装置)是我国为开展惯性约束聚变(ICF)研究而研制的激光装置，单束输出能量达到了19.6 kJ(基频发射波长为1053 nm，脉宽为5 ns)。对大口径N31钕玻璃片在ITB 装置400 mm×400mm 单口径片状放大器系统上应用的热特性进行了实验研究，结果表明：在增益系数为5.28% cm-1高增益情况下，整个激光链路热致动态波前畸变峰谷值dPV 约为5.3 λ，处于变形镜校正范围之内；结合合理设计冷却方案，剩余波前畸变恢复时间约为2.5 h，满足了系统运行发次间隔为4 h的设计要求。
光学器件 钕玻璃 片状放大器 400 mm×400 mm 口径 热效应
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海恒益光学精密机械有限公司, 上海 201800
为了研究不同杂质颗粒物对划痕的影响及其大小与划痕形貌之间的关系，在钕玻璃抛光过程中分别引入三种尺寸的金刚砂、氧化铈团聚物和用过的抛光粉作为杂质颗粒物，对抛光过程中产生的划痕形貌进行统计分析。结果表明，脆性划痕、塑性划痕和混合型划痕都存在，其中脆性划痕占很大比例；氧化铈团聚物和用过的抛光粉产生的划痕浅且少，金刚砂产生的划痕深且多；随着金刚砂粒径的增大，对应产生的划痕的数密度和长度也增加；不同粒径的金刚砂产生的划痕的宽度分布与其对应的粒径分布相似，呈高斯状分布。利用T. Suratwala提出的黏弹性模型，探讨了钕玻璃抛光过程中划痕产生的机理，得到了划痕的宽度与长度都随着引入杂质颗粒物粒径的增大而增加的结论。
光学制造 划痕 钕玻璃 抛光 杂质颗粒物
