基于叉丝阵列的准分子激光MOPA系统多路光束自动准直

为了实现激光在放大器多程放大及靶面高指向精度,介绍了高效准分子激光系统多路光束自动准直技术的研究工作。提出利用双叉丝阵列像传递光路,分别在输入光路和输出光路上设置叉丝阵列作为近远场基准,解决了光路中无天然准直基准及多路并行准直等问题。搭建了预放大器II的三路双程激光自动准直系统,验证了该方法的可行性,并利用成像系统和反馈控制结构实现了自动准直系统的联调实验。     

大口径光束引导装置设计

在惯性约束核聚变装置中,为了实现高精度光束焦点位置调整的目的,采用了基于高精度自动调整反射镜进行光束准直引导的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了不同驱动方式下电动反射镜的调整精度数据.结果表明:柔性铰链连接直线微位移驱动机构和旋转轴框,能够有效地消除摩擦和间隙等对精度的影响,该电动反射镜能够在±15 mrad的运动范围内实现1μrad激光光束指向调整分辨率,满足了神光-Ⅲ装置的技术要求。这一结果对大型激光器中高精度光束调整系统的设计是有帮助的。     

基于衍射对称性的多程光路腔镜准直算法

腔镜准直是多程放大光路准直中的基础,针对高功率固体激光装置多束组并行准直对腔镜准直的要求,提出一套基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以避免腔镜准直受到图像质量的影响而导致精度偏低。在神光Ⅲ主机装置上进行了该腔镜准直算法的实验验证,实验结果表明,相对于传统算法,采用基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以将腔镜准直精度由8μrad提升至3.96μrad。     

基于以太网的自动准直系统研究

自动准直系统是确保高功率激光驱动器高效、安全、可靠运行的重要子系统之一,同时也是保证光束质量的主要手段。通过构建以太局域网并使用高性能的数字网络CCD来完成图像的获取和传输,直接将光束图像转换成数字信号并通过以太网输出,实现了光束近远场图像的网络化处理;引入高斯平滑滤波算法来提高光束近远场图像处理的误差计算精度,同时将模糊算法运用到步进电机调整过程中,使得系统准直时间大幅缩短。通过在神光II第九路装置上进行实验验证,表明系统能在5min之内顺利完成全部调整工作,其近远场图像获取和处理精度均可达1pixel。     

神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统

为了解决大型高功率激光装置激光脉冲宽度窄、光束口径大、路束多,以及输出光束远场漂移量大等特点导致的激光脉冲时间波形难以准确测量的难题,研制了多路激光近红外时间波形测量系统.该系统使用光束匀滑进行光纤耦合取样的方法,采用时分复用的光纤传输技术,实现了神光-Ⅲ原型装置8路纳秒激光脉冲时间波形的测试.结果表明,通过对2008年度原型装置时间波形的测量数据分析,该测量系统的测量相对扩展不确定度小于2.5%,提高了系统的抗干扰能力和可靠性,同时也降低了激光装置参量诊断系统的建造成本.     

拍瓦装置皮秒测量系统立体空间激光光路的快速自动准直

拍瓦激光参数诊断过程中,为满足单脉冲信噪比测量仪中周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体对光束偏振态的要求,皮秒测量平台的光路排布中采用了立体空间分布结构。针对单脉冲信噪比测量仪快速精确的在线准直要求,推导出马达调整的4×4维线性矩阵的数学模型算法,实现皮秒测量平台立体空间激光光路的快速精确准直。实验结果表明,该准直算法能够保证马达调整3次以下,准直时间2 min以内,实现近场准直精度小于0.16 mm,远场调整精度小于0.17 mrad。满足信噪比测量对准直精度和准直时间的要求,使得信噪比信号获取成功率由10%提升到90%,保障拍瓦激光信噪比实验结果满足总体要求(大于106)。     

大型激光系统光路的自动准直

提出利用伺服控制系统调整大型激光系统的光束的思想,由此编排的计算机程序能使激光系统光路自动准直,准直精度达到预期要求.     

神光Ⅱ激光核聚变装置激光束自动控制系统研究

激光束自动控制用于SG-Ⅱ装置光束精密瞄准.用傅里叶光学分析可知,探测激光束位置取于空间滤波器像传递面,这样的近远场像面上衍射噪声最小,光束自动调整时,近远场关联又最小,可以各自独立调整.计算机CCD图像处理闭环系统实现了光束自动控制.误差分析和SG-Ⅱ全系统光束自动控制实验表明,光束瞄准精度<4″.(PG12)     

基于同轴照明和光栅取样的激光束准直远场监测系统

利用高功率激光装置空间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,结合插入的负透镜发散激光来同轴照明小孔,设计出一套新型光路远场监测方案.该方案利用光栅衍射可以灵活取样激光远场,并且在实验平台上进行了实验验证.实验结果表明,其远场监测系统的准直精度达到小孔直径的1.42%,能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求.     

光栅取样远场监测系统精度分析

光束自动准直系统是高功率激光惯性约束聚变装置的重要子系统,激光远场监测技术是光束自动准直系统的关键技术,基于光栅取样的新型远场监测系统可以利用光栅衍射灵活取样激光远场.对影响光栅取样系统远场监测精度的主要因素进行了分析,结果表明,系统误差为小孔直径的7.49%,包括投影误差和斜成像误差;随机误差小于小孔直径的1%,包括物像关系误差和衍射光耦合误差.