大口径快速生长KDP晶体三倍频性能研究

主要研究大口径KDP晶体的高强度三倍频性能。采用正交偏振干涉法测量了晶体的光轴均匀性分布,并在神光III原型装置上利用快速生长二倍频晶体开展了高强度三倍频实验,验证了折射率均匀性分布对三倍频效率和近场的影响。实验结果表明,大口径快速生长KDP晶体的三倍频性能基本上满足神光III装置的要求,但快速生长晶体的受激拉曼散射增益系数和激光损伤阈值等性能仍有待进一步考核。     

用于ICF驱动器高效三倍频方案的分析

用数值计算方法对适用于ICF驱动器的Ⅰ/Ⅱ角度失谐和Ⅱ/Ⅱ偏振失配(在5.0GW/cm2附近获得最佳三倍频转换效率)两种三倍频方案进行了详细地对比分析,还给出了基频光脉冲空间分布均匀和空间分布为六阶超高斯,时间分布均为高斯(脉宽1ns),入射功率密度范围为0～10GW/cm2时的三倍频效率曲线,对ICF三倍频实验具有很重要的参考价值。     

稳定运行的相移DFB单纵模单偏振掺Yb光纤激光器

惯性约束核聚变 (ＩＣＦ)激光驱动器前端系统中使用 10 5 3ｎｍ激光波长 ,经过后续多级能量放大及三倍频对靶丸加热实现聚变反应。要求前端激光主振荡器输出稳定单纵模、单偏振激光 ,同时还要求激光具有高信噪比及较高的功率输出。由于λ/ 4相移ＤＦＢ光纤激光器具有良好的单纵     

超短脉冲激光的高效三倍频实验研究

我们采用KDP(Ⅱ)/KDP(Ⅱ)偏振失配装置,在ps Nd:YAG锁模激光器上进行三倍频实验,能量转换效率达到52%.模拟实验条件计算的理论,效率曲线与实验结果符合得很好.     

宽带激光二倍频特性的理论分析

在激光核聚变(ICF)物理实验中,采用相干度较小的宽带倍频激光,能有效抑制高阶非线性效应和提高靶的激光辐照均匀性。根据不同频率成分和频耦合原理,建立了宽带二倍频转换的物理模型,作了理论计算分析,发现二倍频光的光谱变窄,结果对宽带三倍频研究具有一定应用价值。     

用于ICF固体激光驱动器的现状与发展

本文对国际上用于惯性约束聚变研究的固体激光驱动器技术的发展进行了评述；介绍了我国固体激光驱动器的发展现状及有关的重要物理实验结果；详细论述了神光Ⅱ装置的结构特点及所采用的新技术。     

神光Ⅲ原型装置中连续相位板的应用位置分析

用改进的盖斯贝格撒克斯通(G-S)算法对满足加工能力的连续相位板(CPP)进行了设计,并从对焦斑的整形能力、三倍频转换效率、近场强度调制等方面详细分析了基频光CPP和三倍频光CPP的性能优越差异,结果显示,基频光CPP可以满足焦斑的形态要求;在采用三倍频晶体(KDP)"Ⅰ+Ⅱ"倍频方式下,失谐角越大,转换效率受影响越大,且影响程度受目标焦斑大小的限制;对三倍频转换效率影响越大,三倍频光近场调制越大.计算结果对神光Ⅲ原型装置的CPP应用具有一定的指导意义.     

高强度三倍频激光束取样测量方案设计

文中介绍了现阶段我国新一代高功率固体激光驱动器靶场系统高强度三倍频激光束能量的取样测量方案设计情况,并对方案设计过程中的光束传输情况进行了计算分析,方案设计结果对大型激光驱动器的建造具有一定的指导意义。     

用于惯性约束聚变驱动器的色分离光栅-光束采样光栅集成元件的制作

针对惯性约束聚变(ICF)驱动系统特别是其终端光学系统对元件数和元件厚度的限制要求,利用衍射光学元件(DOE)易于集成的优点,提出一种在石英基片的两面分别曝光制作色分离光栅(CSG)和光束采样光栅(BSG)的新方法,仅需一个石英片即可同时实现谐波分离和光束采样的功能.分别采用光学制版和电子束直写的方法制作了色分离光栅和光束采样光栅的掩模,并利用离子束刻蚀的方法加工了色分离光栅-光束采样光栅集成元件.结果表明,此集成元件的三倍频光能量利用率、色分离度以及采样效率等参数均与三倍频光通过色分离光栅、光束采样光栅分离元件时得到的结果相吻合,达到了惯性约束聚变激光驱动器终端光学系统的基本技术指标要求.     

利用晶体拼接实现大口径会聚光束三倍频

惯性约束聚变激光驱动器中,熔石英透镜的紫外激光损伤问题一直是限制其负载能力提升的重要因素。对此提出了一种新的大口径光束三倍频构型方案,将三倍频晶体置于聚焦透镜之后,在基频光和倍频光的会聚过程中实现和频。大口径会聚光束的入射角度达36.35 mrad,为满足相位匹配条件,三倍频晶体采用相位匹配接受角度更大、损伤阈值更高的LBO晶体。理论分析表明,3块切割角度不同的LBO晶体拼接即可满足会聚光束相位匹配容忍角的要求。原理性实验也验证了该方案的可行性。该构型不仅能规避熔石英透镜的紫外激光辐照,提升激光驱动器的负载能力,而且能突破LBO晶体的口径受限问题。     

利用晶体串接实现宽带三次谐波转换

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率密度(1.5 GW/cm2)条件下研究了晶体串接三次谐波(THG)转换方案,并利用实验验证了该方案。实验观察到这种方案可以有效提高宽带激光三次谐波转换效率,但混频晶体之间的距离对宽带三次谐波转换效率影响明显。在1.5 GW/cm2平均功率密度下,实验中最佳距离25 mm处,对带宽3.5 nm的啁啾脉冲取得了19.75%的三倍频效率,这对于高功率激光宽带三次谐波转换的解决很有意义。     

ICF同步触发信号传输的可靠性研究

为提高惯性约束聚变（ICF）装置同步触发信号传输可靠性,收集、整理了该传输系统的故障,并将故障模式、影响和危害性分析（FMECA）方法应用到同步触发信号传输系统,故障模式危害度最高的两类故障为同步触发信号时序漂移和同步触发信号受到干扰,并在此基础上提出了相应的改进措施,开展了可靠性验证试验,试验研究结果表明,该方法将原型装置同步触发信号传输的可靠性成功地提高至平均无故障发次大于1 256 发,并为ICF 激光装置的可靠性研究提供了一种可行、有效的方法.     

高效率高功率全固态紫外激光器

报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Nd∶YVO4激光晶体的腔外三倍频紫外激光器,用声光调Q技术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用LBOⅠ类相位匹配和LBOⅡ类相位匹配的腔外倍频方法,并利用凹面反射镜的方式进行聚焦,避免了1064nm和532nm激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应,有效地提高了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为23.3W,声光调Q激光器的调制频率为20kHz的工作条件下,基频光输出功率为7.28W时,得到紫外激光输出功率为1.86W,1064nm基频光到355nm紫外激光的光-光转换效率为25.5%,此外,对紫外激光光束质量的测试表明,该紫外激光器具有高功率输出的同时仍有很好的光束质量。     

1,4双[β-(取代苯基)乙烯基]苯衍生物的激光转换效率与调谐范围测试

测试了五种1,4-双[β-(取代苯基)乙烯基]苯衍生物的激光转换效率和调谐范围。其激光转换效率高于PPO和香豆素-120染料。这些化合物与氮分子激光或Nd:YAG激光三次谐波相匹配,可作为调谐范围在4075～4300又之间的激光染料使用。     

Pump depletion and saturation of two-photon resonant third-harmonic generation processes

Theoretical efficiency limitations for a two-photon resonant third-harmonic generation (THG) process are analyzed in a treatment which includes all nonlinear processes associated with the two-photon resonance assuming negligible material excitation. Results are presented for both collimated-beam and tight-focusing geometries. The theory is applied to experimental results for THG of CO2laser radiation in liquid CO-O2mixtures; good agreement is found for the observed saturation in the THG efficiency in a tight-focusing geometry.     

用于强激光靶耦合诊断的脉冲天线

惯性约束聚变(ICF)背景下的激光靶耦合过程产生大量电磁脉冲,对诊断设备的正常运行和测试数据的采集产生不良影响,严重时甚至损害诊断装置。介绍了强激光与金属靶相互作用过程中受激辐射产生等离子体的数学模型,模拟了盘锥脉冲天线的物理模型、三维增益等各项指标,并对打靶过程进行测量,得出电磁辐射电场值,并推导出其频域分布。实验结果显示,影响电磁辐射强度的因素有激光能量、激光打靶方式和入射方向等。对于平面靶,相同靶型和靶材质情况下,不同功率激光与平面靶相互作用发出的电磁脉冲具有相似的频谱和相同的特征频率。诊断结果为激光打靶产生电磁脉冲物理机制研究提供重要实验依据。     

强激光三次谐波转换效率与相位扰动的关系

研究了以Ⅰ／Ⅱ类角度失谐设置方式下，高强度激光在KDP晶体中的谐波转换问题。采用了包括三阶非线性、离散及衍射等效应的谐波转换计算模型，详细讨论了在三阶非线性、离散和衍射等效应的情况下，相位扰动与三次谐波转换(THG)效率的关系，绘出了相应的关系曲线。结果表明，相位扰动会使三次谐波转换效率降低，谐波转换效率越高三倍频的调制越小，提高二三次谐波转换效率可以抑制相位扰动对其产生的不利影响。     

Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体非临界相位匹配产生1064nm三次谐波

通过研究生长不同Gd离子和Y离子配比组份的GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体 ,得到了室温下可以实现非临界相位匹配产生 10 64nm三次谐波的新型非线性光学晶体Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3。报道了GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体实现10 64nm三次谐波的相位匹配角。用电光调Q的Nd∶YAG激光器对一块长 11mm ,Y 轴切割的Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3晶体进行了转换效率的测量 ,其结果为 14 7%。