用于多波长高功率激光能量测量的体吸收能量计

叙述体吸收激光能量计的原理及物理模型，给出其性能参数及测试方法，分析它在神光Ⅱ装置中对三种波长激光能量测量的取样方式及测量精度。

光压型高功率激光测量装置的测量重复性研究

测量重复性是光压测量装置的最大不确定度分量,直接影响测量结果的准确性。为了在高功率激光测量过程中提高功率测量的准确度,搭建了基于光压的高功率激光测量装置,进行了质量测量重复性实验和激光功率测量重复性实验,对两个实验的结果进行了比较分析。实验结果显示,光压测量装置的测量重复性随被测质量和被测功率的增大而逐渐降低,表明光压方法在测量高功率激光时更具优势。在激光功率测量重复性实验中,由于避免了偏载和气流扰动的影响,因此激光功率测量重复性优于根据等效质量计算的测量重复性。研究结果对后续进一步提高光压方法的测量准确度具有指导意义。

基于量热法的高功率激光功率测试技术

针对高功率激光功率的测试,尤其是高功率激光器烤机时的长时间测量需求,设计了基于水冷却的激光功率测量方法。利用热敏电阻测量冷却水进水口和出水口的温差计算激光功率。利用有限元仿真软件建立了吸收腔热路结构的三维有限元模型,并对不同口径的冷却水路进行模拟仿真。测试结果表明,用该方法测试高功率激光功率,测量相对误差可以保证在1.6%以内。

高功率激光典型参数的先进测量方法

高功率激光是高技术领域的前沿和热点。近年来,以超高功率、超短脉宽、超窄线宽等为代表的各类激光性能持续稳定提升,模式、光谱、脉宽等多维参数可控输出成为重要特征,常规的激光性能参数测量方法难以满足前沿研究和高端应用领域的需求。梳理近年来高功率激光的功率、模式/光束质量、光谱、时间、相位等重要参数的先进测量方法,介绍技术进步和测量效果,分析拓展应用潜力,展望高功率激光测量方法的未来发展方向。

高功率激光器光束质量测量的衰减缩束实验

针对目前光束质量分析仪只能用于小口径、低功率激光器光束质量评估的问题,开展了高功率激光器光束质量测量的衰减缩束技术实验研究,搭建了缩束激光的波像差及光束质量测量装置,开展了缩束组件装调误差对光束质量影响的实验。实验结果表明,随着装调视场角度的增加,1/3倍缩束组件在1.2°视场处M^(2)测量偏差小于5%。搭建了偏振分光装置,研究了衰减组件对光束稳定性的影响。实验结果表明,随机偏振的准单模激光器的稳定性比多模激光更易受到衰减组件退偏的影响。搭建了高反式与楔板式高功率激光光束质量测量装置,对1 kW准单模激光进行光束质量测量。实验结果表明,在高反式测量装置中,待测光束通过高反镜时产生了退偏,从而导致光束质量测量结果偏小,楔板式测量装置的测量结果更能准确反映待测光的光束质量。

高功率激光装置实现CBET研究所需的四色光输出

2021年8月美国NIF实现了1.3 MJ聚变放能的里程碑,其中,交叉光束能量转移(CBET)是实现该放能的关键要素之一。利用CBET可补偿黑腔腰部驱动、缓解外环背散压力,从而改善黑腔内的驱动对称性,因此掌握和应用CBET技术具有重要意义。国际上目前仅美国开展了CBET所需的四色激光打靶技术研究,国内尚未开展实验研究。在高功率固体激光装置上实现四色光打靶需要解决四色激光产生、传输、放大、幅频效应抑制和高效三倍频等问题。近期,中物院激光聚变研究中心激光技术研究团队通过重构前端系统架构、抑制多色激光工作下的幅频效应、改进主放宽光谱下的增益模型、对三倍频晶体匹配角进行波长跟随等实现了激光装置四色光输出。形成的四色光打靶能力已成功应用于交叉光束能量转移实验研究。

大口径高功率激光能量测量吸收体研究

高峰值功率能量测量中吸收体的选择,将影响到高功率激光能量计测量准确性。设计了一种大口径高峰值功率体吸收型激光能量测量探头,利用有限元软件,对激光能量测量光热转换的相关过程进行了模拟研究,研究表明对400 mm×400 mm口径、1053 nm波长、3 nm脉宽、3000 J量级单脉冲激光能量测量,选择吸收系数在400～600 m-1的玻璃作为吸收体最为合理。

高功率激光能量精密测量的研究

高功率激光能量精密测量的研究王瑞华（中国科学院上海光机所上海２０１８００）根据多年来对激光能量测量的研究、能量计的研制以及针对能量计实际使用过程中发现的问题，对高功率激光能量精密测量进行了深入的研究，并提出了进一步提高测量精度的建议。高功率激光能量精...

大口径高能量激光测量中后向散射能量研究

锥形吸收腔高能量激光能量计测量过程中的后向散射能量分布是影响测量准确度的一个关键参量。依据锥形腔能量计内表面与入射激光相互作用的光学定律,推导了能量计内入射激光光束能量的分布函数;并结合复化辛普森数值计算方法,计算分析了当能量计反射系数一定,而入射激光光束直径与吸收腔直径之比不同时,锥形吸收腔开口处光功率密度分布和后向散射总功率。计算结果表明,对于大口径高能量激光,后向散射能量损失将达到0.5%至2.5%左右。根据后向散射光功率密度分布计算得到后向散射总能量,对测量结果进行修正,将有效改善高能量激光能量测量准确度。

高功率TEA CO_2激光器的双波长免调切换结构

为在一台激光器上切换输出10.6/9.3μm两种波长高能激光,采用输出镜镀膜选支方法获得了9.3μm单谱线输出,其脉冲能量与原10.6μm波长基本相当。设计出双波长密闭免调切换输出结构,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对该结构的切换移动平台组件进行了静力学、热应力及热力耦合分析,并基于Matlab软件,运用最小二乘法对分析得到的位移变形量拟合出输出镜镜面绕坐标轴的偏转角度。分析计算得到结构的最大应力为101 MPa,镜面的最大变形量为6.95μm,镜面绕3个坐标轴的倾斜角度分别为0.07″,2.92″,0.009″。对研制出的实物装置进行发射试验,检测到两波长切换发射的指向性相对误差为8.7″。结果表明,该结构能够满足免调切换输出两种波长激光的性能参数要求。

高功率激光参数测量中高倍率衰减方案

在高功率激光参数测量中,高倍率衰减方案设计是空间分布测量的关键。分析了远场测量光学系统,将95%环围能量直径作为评价远场测量系统的重要指标,明确了高倍率衰减对远场测量结果的影响,确立了高倍率衰减方案的设计原则。利用Virtual Lab软件,针对单个平板、成对平板、成对楔板三种常见的高倍率衰减方案,分析了衰减片摆放角度、位置、厚度、成对衰减片间距等因素对于远场测量系统的影响。针对焦距3 000 mm,F数为10的缩束系统,考虑杂散光对于远场测量的影响,优化得出最佳高倍率衰减方案。该方案下,远场像面处95%环围能量直径为45.5μm,即3.54倍衍射极限。

大能量高功率准分子激光的应用及关键技术

实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理,介绍了其在液晶平板显示行业、太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术,如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。

利用薄膜量热计测量高功率Z箍缩软X射线总能量

介绍一种采用脉冲恒压电源驱动的镍薄膜量热计 ,研制了测量系统和镍薄膜探测器 ,对探测器的电阻 温度特性进行了实验标定 ,该量热计已成功应用于测量“强光一号”加速器高功率Z箍缩等离子体软X射线总能量 ,分析了测量不确定度。

高重复频率脉冲激光能量测量(英文)

设计了一种用于高重复频率脉冲激光能量测量的峰值保持电路。电路由电荷积分器、2阶低通滤波器、时间延迟触发器和峰值保持器组成,通过将光电流脉冲转换成电压脉冲,电压脉冲的峰值与对应电流脉冲所包含的能量成正比。实验测量结果表明:该电路可以测量脉宽<10 ns,重复频率≥2 kHz的重频窄脉冲激光的脉冲能量,且工作稳定,其线性动态范围≥140倍。该电路可应用于光电阵列探测系统中,能实现较高的空间分辨力。

高功率波长可调谐的激光器设计

为了改善光纤激光器的输出功率和可靠性,设计高功率波长可调谐光纤激光器,重点设计了抽运和光学谐振腔的工作模式和设备结构,使抽运设备在990nm波长下工作,为光学谐振腔选择了环形结构。通过对比抽运工作方式对激光波长的影响,使用双向抽运方式提供高激光输出功率。介绍了实现高功率输出的包层抽运技术和光纤相容技术,在光学谐振腔的DMD芯片上构建波长调谐坐标系,以调整激光光束入射角度,实现波长可调谐。经实验分析得知,高功率波长可调谐光纤激光器的输出功率高、可靠性强。

高功率超短脉冲钛宝石激光系统波前测量实验

为表征SILEX-Ⅰ超强超短脉冲钛宝石激光装置的性能,利用高空间分辨的哈特曼波前传感器实验研究了该系统的光束波前畸变特性。实验中采用俄罗斯科学院激光和信息技术研究所研制的自缩束哈特曼波前测量系统,哈特曼波前传感器的最大入射口径可达95mm,测量精度为0.08μm。得到激光脉冲在压缩前的P-V值仅为0.13λ(λ=800nm),RMS值为0.02λ;压缩后P-V值为0.63,λRMS值为0.09λ,并对实验结果进行了分析和讨论。结果表明,该激光装置具有良好的光束质量,其主要波前畸变来源于压缩池。

图象处理方法在测量高功率激光束衍射光斑阵列位置中的实现

本文介绍了测量高功率激光束衍射光斑阵列的各光斑中心位置的计算机图象处理方法。讨论了ＴＩＦＦ图象格式的使用技巧、利用灰度级确定各衍射光斑光强中心以及去除噪声光点的计算机处理方法，用计算机软件实现了常规Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ传感器中子透镜阵列的子光束聚焦过程。用Ｐａｓｃａｌ语言编程，实现了人机界面友好的图象处理编程软件。此方法已在“星光”高功率激光装置的测量中应用。

高能激光功率能量测量中的定标方法

高能激光功率、能量极高，这对其测量造成极大的困难，如何准确、有效的对其定标具有很重要的意义。文中分别从能量定标、功率定标两个方面作了详细的分析，并得到了功率、能量设计中应注意的几个重要问题。

激光波长实时测量中的能量分析

本文从理论上分析了利用光栅实时测量激光波长中的能量及信噪比，提供了实验的图象处理阶段照片及数据处理结果。

简易型大直径激光束功率能量在线测量装置

为了在大口径激光能量在线测量装置的设计过程中消除光斑不均匀性、强度随机性以及光束偏轴等造成的影响,提出了一种简易方法,利用普通漫射片透射取样,先将光束缩束尽量消除其各种空间信息,仅保留其强度信息,并保证取样点仅位于漫散射覆盖区域,消除透射分量及光束的偏振态的影响,同时保证取样点到漫射片之间距离远大于漫射片上光斑的尺寸,消除传感器接收角不足对测量结果的影响,激光能量采用光电积分方法获得。结果表明,根据上述方法设计的能量在线测量装置在整个激光接收面上各处的响应较一致,受到局部强度变化的影响较小,激光发散角或者光轴发生较小变化时对测量结果不会造成明显的影响。提出的上述措施在工程上可以消除各种因素对测量结果造成的影响,保证测量精度。