百焦耳固體激光器的總體設計及關鍵問題研究.pdf

1、在光與物質相互作用等研究領域,高能高功率激光發(fā)揮著重要作用。目前,在高能高強激光紫外光學元件損傷機理研究的牽引下,本實驗室正在建造一臺具有高能高強輸出能力的標準光源。作為“用戶裝置”,該光源必須具備高光束質量、高穩(wěn)定性、高運行效率等特點。本論文對該激光裝置的總體設計及關鍵問題進行了分析與研究。
　　首先,根據用戶需求與現(xiàn)有條件確定了激光裝置輸出指標。為了研究材料(主要是熔融石英和KDP晶體)的紫外損傷機理,激光縮束后在一定面積上(

2、約1cm2)通量需在30J/cm2以上,所以,本裝置設計輸出水平優(yōu)化點為100J/1ω/3ns和50J/3ω/3ns,光束口徑Φ60mm。整個裝置包括前端系統(tǒng)、預放系統(tǒng)、主放大系統(tǒng)、倍頻系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和集成控制系統(tǒng)六大部分。
　　其次,設計了裝置的總體構型、能流分布及光路排布。在確定輸出指標后,考慮前端系統(tǒng)穩(wěn)定輸出能力,優(yōu)化中間的預放和主放系統(tǒng),確定了全系統(tǒng)的能流分布。設計了主放系統(tǒng)和后續(xù)倍頻系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的光路排布,全系統(tǒng)像傳遞

3、,合理分布放大、濾波和隔離單元。光路整體規(guī)模龐大,故采用立體光路結構,分布在一個長7m寬1.5m高2.2m的桁架兩側,體現(xiàn)了裝置的緊湊性。
　　最后,分析了影響激光裝置高光束質量、高穩(wěn)定性、高運行效率的主要因素,并給出了相應的解決方案。由于規(guī)模龐大、器件繁多,為保證穩(wěn)定性,裝置主體固定在碳鋼桁架上。采用大菲涅耳數傳輸、大空間軟化因子等方法控制衍射效應;采用空間濾波器濾波和液晶光閥整形等方案提高近場光斑均勻性;通過控制B積分、雙程離