万兆瓦可调谐钕玻璃激光装置建成并通过鉴定

中国科学技术大学强激光物理实验室从1979年起,进行万兆瓦可调谐新颖高功率钕玻璃激光装置的研制,经10年努力,目前已研制成功,并于1989年11月25日通过了中国科学院院级鉴定。 该装置是在万兆瓦级高功率钕玻璃激光系统上实现输出激光波长连续可调谐的。整个装置由可调谐、窄带钕玻璃调Q激光振荡器、二级前置钕玻璃激光放大器、三级φ20×500mm钕玻璃激光主放大器、三级φ35×500mm钕玻璃激光主放大器、二级φ45×500mm钕玻璃激光主放大器,以及电光削波开关、电光隔离开     

高功率钕玻璃激光系统Cr4+:YAG被动隔离技术研究

在高功率钕玻璃激光系统中,插入用Cr4+YAG晶体作为被动隔离器,抑制高功率钕玻璃激光系统中的放大自发辐射(ASE)能量的产生.通过实验对隔离前后的系统ASE能量的测量,得到了较为理想的结果.     

宽带激光参量放大器及其在飞秒拍瓦（10^15W）脉冲激光技术中的应用

飞秒超高功率,超高强度激光系统将为极端条件下的激光和物理相互作用提供实验研究手段,支持飞秒激光脉冲放大的宽带激光放大器是研制这类强激光系统的关键单元。本文讨论了参量光放大器的宽带特性,它可用于飞秒啁啾脉冲激光放大。据此,建立利用此方案结合纳秒钕玻璃高能激光装置产生飞秒超强激光脉冲、和传统的钕玻璃啁啾脉冲激光放大相比,ＯＰＣＰＡ可大幅度提高输出功率和光束质量。     

高功率激光系统中的小尺度自聚焦研究

概述了高功率激光系统中小尺度自聚焦产生的机理及相应的评价标准和分析方法,重点对激光经过钕玻璃介质和频率转换晶体的小尺度自聚焦情况进行了分析和讨论,同时介绍了两种测量小尺度调制增长的方法。针对高功率激光系统,阐述了抑制小尺度自聚焦的几种方法,提出通过控制小尺度调制增量,减少高功率激光的非线性效应对光学元件损伤的方案。指出了聚变级高功率激光技术中非线性效应研究的发展趋势。     

金蒸气激光器在磷酸盐激光玻璃质量检验中的应用

金蒸气激光器在磷酸盐激光玻璃质量检验中的应用检验激光玻璃中微米和亚微米大小铂夹杂物是研制核聚变高功率激光系统使用的优质激光玻璃所必须的工作。比较了玻璃、氩离子、铜蒸气、金蒸气激光的光吸收系数后，发现钕玻璃的最佳检测窗口是６２７．８ｎｍ波长金蒸气激光，...     

片状放大器系列的设计(物理参数)与研制

片状放大器系列,包括通光口径为φ100mm、φ150mm,φ200mm三种规格。本文论述了在高功率钕玻璃激光系统中,由于钕玻璃负载强度及非线性小尺寸自聚焦的限制,输出激光功率的提高总是以扩大工作物质的口径为代价。又由于钕玻璃的热导率低,大口径棒状放大器光泵热畸变比较严重,对激光束的质量影响较大。片状放大器是多灯面泵浦的,保证了光泵的均匀性,因而在大型钕玻璃激光系统中采用片状放大器是必要的。给出了片状放大器系列在设计中所考虑的问题:工作物质的选择、寄生振荡的抑制、光泵系统以及对钕玻璃片加工面     

日本的超高功率激光系统及其应用

近30年来，人们一直研制超高功率激光系统，用以进行激光核聚变研究，大阪大学发展了“激光Ⅶ”玻璃激光器，“烈光Ⅷ”CO2激光器，二极管抽运固体激光器与拍瓦线性调频脉冲放大钕玻璃激光器，实验证明，它们对激光研究很有效，在科学技术的许多领域也有多种应用。     

神光-Ⅲ原型装置预放钕玻璃高增益自激振荡的分析与抑制

在高功率激光装置的预放系统中,高增益放大单元提供超过106的增益倍数,极易形成自激振荡,降低光束放大倍数、破坏光学元件。基于高功率固体激光系统自激起振的主要判据,通过分析钕玻璃高增益系统损耗与增益的大小,研究了神光-Ⅲ原型装置高增益放大单元的自激振荡问题。分析了系统可能存在的自激振荡腔,指出系统可能存在3个起振的振荡腔。通过采取钕玻璃端面引入倾角、适当的光路调节、加隔离和电光开关等方法,在一定程度上抑制了自激振荡,进行了相应的实验验证,实验结果表明通过上述措施基本消除了自激光问题。     

光脉冲在钕玻璃激光放大介质中的传播特性研究

建立了用于研究光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播特性的模拟软件.它综合考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应、群速度色散、活性粒子的增益谱以及增益饱和对光脉冲传播特性的影响.所得结果对高功率钕玻璃激光放大器的设计和优化有参考价值.     

磷酸盐钕玻璃非线性吸收的研究

非线性吸收系数γ是表征钕玻璃物理性能的重要参数,它对大型高功率激光系统有较大的影响。但迄今为止,关于磷酸盐钕玻璃的γ值以及γ对于放大系统的增益与激光脉冲波形的深入分析均未见文献报导,因此进一步从理论和实验上研究磷玻璃的非线性吸收具有较大的价值。 在一般情况下,介质中的光强I和增益系数β满足下列光能流传输方程组:     

高功率激光对金属材料表面的冲击硬化

用高功率钕玻璃激光辐照高碳钢引发的冲击硬化使材料表面硬度提高了几倍，ＣＴ６５硬度值达到ＨＶ７００～ＨＶ８００。     

高功率钕玻璃激光的宽带谐波转换技术综述

介绍了宽频带的高功率钕玻璃激光进行频率变换的意义、存在的困难和目前高效宽带谐波转换技术的一些进展。在详细分析已有的多种谐波转换技术(如光谱角色散技术、啁啾匹配技术、晶体级联、折返点匹配等)的特点和局限性的基础上,提出一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频转换方案——组合激光工作模式方案(宽频带激光与窄带激光进行混频)。对该方案的转换带宽进行了数值研究,讨论了其转换带宽提高的内在物理原因,并分析了该方案在高功率激光装置中的应用前景。     

文献简介索引

介绍了在第12届国际量子电于学会议上发表的文章。本文为一篇英译文。研究激光核聚变用高功率固体激光系统的设计和研制前景。主要叙述钕玻璃激光器,对掺其它介质如掺离子晶体的激光器也进行了讨论。对现用和未来的激光器的抽运、波长调谐和提高平均输出功率以及整个激光系统的设计特点都有叙述。     

多路激光辐射的同相迭加

在固体激光系统中，输出能量密度为激活介质的、能力所限制。当与输出孔径尺寸有关的光束发散角等于衍射极限时，激光系统获得最大理论辐射密度。如果激活棒的直径增大,则损耗增大。因此，为了在远区场获得高的辐射密度，必须采用多路激光系统。将所有单路激光器的平面波前同相迭加，由多路激光系统可以产生集中的激光能量，其辐射波前为一个平面波。对于三路钕玻璃激光系统，进行了波前同相迭加的实验。采用一个光电伺服系统来自动保持各路激光器之间所要求的相位差。将各路激光的波前同相迭加，在远区场得到的能量密度等价于一个具有大直径激活棒的激光器所产生的能量密度,其辐射的发散角接近于衍射极限。     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

钕玻璃的受激布里渊散射

当激光功率密度超过某定值时(如激光脉冲时间为5毫秒时,功率密度>2×10~5瓦/厘米~2),散射光强与入射光强之间的关系偏离线性。若激光功率密度进一步提高,很自然会出现自聚焦、受激散射和破坏等现象。为了解钕玻璃在高能激光器和高功率激光器中出现破坏的原因,我们在线性散射实验的基础上观察了受激布里渊散射的产生及其与钕玻璃破坏的关系。初步结果表明,利用调Q大功率钕玻璃激光器(脉宽～25毫微秒,功率>200兆瓦,谱线宽度<1埃)可观察到钕玻璃的受激布里渊散射。并测得受激布里渊     

关于玻璃的非线性折射率及其计算方法

激光技术的出现,使非线性光学得到发展。诸如,光的谐波的产生、参量振荡、受激散射、多光子吸收、自聚焦等。光学材料的非线性折射率的研究反映了强光与物质相互作用下非线性效应的极其重要的性质。因为,目前高功率固体激光器主要应用掺钕玻璃作为工作物质,其发展的主要障碍是由于高功率激光通过玻璃介质后,激光束的质量产生严重的退化(如光束畸变、分裂、自调制等),由于强激光自感应引起玻璃的折射率变化,使玻璃介质进一步受到破坏。因此,研究玻璃的非线性折射率及有关问题,为探索新的激光玻璃工作物质和改进钕玻璃激光器的性能都有重要的意义。     

掺钕磷酸盐玻璃光谱和发光特性的研究

一、前言 掺钕磷酸盐玻璃具有高的受激发射截面,低的非线性折射率,在目前几种主要的激光钕玻璃中其增益系数最大。在这种系统中容易得到折射率温度系数为负值,应力热光系数和应力双折射热光系数均极小的玻璃。所以,掺钕磷酸盐玻璃被认为是高功率激光系统最有希望的工作物质之一,并且已用于大型高功率激光系统中。磷酸盐玻璃热光性能好,阈值能量低,经过化学刚化的掺钕磷酸盐玻璃还可作为重复频率中小功率激光器的工作物质,以这种玻璃为基质,研制成功了低热畸变的激光玻璃。此外,掺高     

固着磨料加工工艺对磷酸盐钕玻璃亚表面缺陷的影响

散粒磨料研磨与固着磨料研磨是光学研磨加工过程中的两种主要手段,但两者材料去除的机制不同。目前针对高功率固体激光装置中的主要工作物质——磷酸盐激光钕玻璃的亚表面缺陷(SSD)研究相对较少,因此在实验的基础上,通过系统地研究固着磨料对磷酸盐激光钕玻璃的研磨工艺过程,分析了多种因素,如磨料粒径、载荷大小、机床转速,以及结合剂材料与冷却液等对钕玻璃亚表面缺陷形成的影响,并与散粒磨料研磨工艺所产生的亚表面缺陷进行了比较,对关键工艺参数进行定量,为高质量钕玻璃制造工艺的选型以及进一步优化亚表面缺陷提供了重要的参考数据。     

对热核聚变靶进行球形加热的12路大功率激光装置“Deifin”

本文描述了对热核聚变靶进行高温球形加热的12路大功率激光装置“Delfin”。装置包括具有最终的光能量1万焦耳、光脉冲持续时间10^-10~10^-9秒和辐射的发散度约5×10^-4弧度的钕玻璃激光系统，用于激光辐射和等离子体相互作用的真空室，以及研究激光参量和等离子体参量的一套诊断系统。激光系统的光学方案和结构特色正在考虑。分析了不同的辐射聚焦方案，描述了照射靶的高度球对称“Delfin”聚焦系统，这种系统允许在靶面达到的最大通量密度为10¹⁵瓦/厘米²。激光等离子体研究的一些最重要问题和解决这些问题的一般诊断法正在考虑。