多路红外激光脉冲波形测量技术

介绍了一种用于高功率大型激光装置的多路红外激光脉冲波形测量原理和系统构成.整个测量系统由取样与光纤耦合单元、光纤传输单元、光纤合束与光电转换单元、数据采集单元构成,针对多路合束导致测量系统存在取样稳定性难题采用望远缩束、成像相结合的光纤耦合方法解决了光束的角漂问题,并对脉冲测试的影响因素进行了系统评价.实验结果表明,利...     

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。     

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.     

红外纳秒激光脉冲在光纤中传输特性研究

为了提高激光时间波形测量系统的抗干扰能力,建立了激光脉冲在光纤中的传输物理模型,分析了纳秒脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲传输特性的因素进行了系统评价。采用空气与光纤传输进行比对的方法,实验测试了激光脉冲经过不同长度的单模和多模光纤传输后的脉冲波形,得到脉冲展宽在允许的测量误差范围内所需的阈值条件。结果表明,该研究对神光-Ⅲ主机激光脉冲时间波形测量的设计具有重要的意义。     

红外纳秒激光脉冲在光纤中传输特性研究

为了提高激光时间波形测量系统的抗干扰能力,建立了激光脉冲在光纤中的传输物理模型,分析了纳秒脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲传输特性的因素进行了系统评价.采用空气与光纤传输进行比对的方法,实验测试了激光脉冲经过不同长度的单模和多模光纤传输后的脉冲波形,得到脉冲展宽在允许的测量误差范围内所需的阈值条件.结果表明,该研究对神光-Ⅲ主机激光脉冲时间波形测量的设计具有重要的意义.     

高功率装置紫外脉冲的光纤取样技术研究

针对高功率激光装置激光束数多、脉冲短、角漂移大等问题,在紫外光时间脉冲波形测试中采用成像光纤耦合取样技术,理论设计并制作透镜成像的耦合取样系统,实验测试该系统对时间脉冲波形测试产生影响。实验结果表明,取样系统耦合角度范围大于±1’、对光束平移量在±2mm范围能够不失真的探测时间波形,脉冲幅度起伏变化在2倍,时间脉冲波形测试畸变量在20ps内。该技术有效地解决了时间脉冲波形测试中稳定耦合问题,保证了测量系统的可靠性。     

紫外激光脉冲的光纤传输特性研究

为了满足大型激光系统对紫外激光脉冲时间波形测量要求,采用紫外单模光纤进行传输取样的方法,理论分析了紫外脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲波形测量的因素进行系统评价;并测试了紫外激光脉冲经过单模纯石英光纤传输后的脉冲波形。结果表明,对于纳秒、亚纳秒量级的紫外激光脉冲,单模紫外光纤是一种较好的传输介质;考虑到光纤损耗及探测器灵敏度限制,紫外光纤不宜作长距离传输。研究结果对高功率激光装置紫外光脉冲时间波形测量提供了理论和实验依据。     

神光-Ⅲ原型装置全光路系统波前测量方法

为进一步提高神光-Ⅲ原型装置8束三倍频激光焦斑的能量集中度,需要对神光-Ⅲ原型装置的全光路系统波前进行校正。其中的关键技术之一就是要准确获得全光路系统的波前畸变。神光-Ⅲ原型装置的8束激光主放诊断包内均配置了一套哈特曼波前传感器,可以较为方便地获得主放大系统输出波前,但却无法直接获得靶场系统波前。解决方法主要有逆向标定和靶点直接测量两种,通过比较两种方法的技术复杂性、测量准确性等指标,结合对校正前后远场焦斑的测量,最终确定采用靶点直接测量的方法能简单、有效地获得全光路系统波前畸变。     

整形激光脉冲与激光探针同步技术

实现了应用于神光Ⅱ装置中的高精度整形激光脉冲与激光探针同步方案。在该方案中,激光探针经硅光导开关进行光电转换之后作为激光脉冲整形单元的触发信号,使激光脉冲整形单元,输出与激光探针同步的整形激光脉冲。为了降低由于触发信号不稳定引起的时间晃动,在光电转换之前放大激光探针,以调整激光脉冲整形单元触发信号的幅度。在神光Ⅱ装置中实现了整形激光脉冲与激光探针小于4.5 ps(均方根)的时间同步精度。     

基于级联光电的ns激光脉冲高对比度波形测量

为满足激光驱动惯性约束聚变(ICF)点火中高对比度整形脉冲波形测试的需求,基于多脉冲波形拼接的级联光电探测法,在神光III主机装置上开展了ns高功率激光脉冲波形高对比度测量的实验研究。利用具有截止饱和特性的超快光电探测器,在实验中对凹形脉冲深度进行多通道波形测试。实验结果显示,经过多脉冲拼接得到的凹形脉冲底部具有350:1的对比度,远大于单通道单脉冲波形30:1的对比度。     

基于自聚焦透镜耦合光纤取样的高功率激光装置调频脉冲时间波形测量技术

提出了一种基于自聚焦透镜耦合单模光纤测量调频小宽带脉冲时间波形的技术方案。理论分析和实验结果表明:自聚焦透镜耦合光纤的取样能量随透镜与光束夹角增大而减小,但同一角度下各级次光谱耦合效率一致,取样过程不会引入附加的调频-调幅(FM-AM)效应,耦合效率下降一半时允许的光束角漂量为1mrad。该技术方案除具有便于集成、低成本、抗光束扰动能力和电磁干扰能力强等优点外,还通过自聚焦透镜扩大了取样面积,有效提高了取样能量,并抑制了光束截面能量起伏对测量系统的不良影响。该技术方案为高功率激光装置脉冲波形测量技术的改进研究提供了一定的理论和实验基础。     

光纤技术在光路自动准直中的应用

光路自动准直系统用于惯性约束聚变的高功率激光装置的光束精密自动准直调整.针对神光Ⅲ原型装置四程放大光路对自动准直系统的调整时间和调整精度的要求,考虑到光路总体结构的要求,利用光纤像传递和光纤耦合技术,结合近场远场像传递原理,使用插入式光纤点光源实现了后腔镜的准直调整,充分考虑了四程放大的光路像传递特点,设计出一套优化合理的四程放大准直方案,并且在神光Ⅲ原型装置模拟实验平台上得到了充分的验证和考核.实验结果表明光路自动准直系统能够在15 min之内顺利完成系统的光路调整,光束近场调整精度优于近场光斑的±0.5%,光束远场调整精度≤±0.3",满足了原型装置总体的要求.     

纳秒整形激光脉冲波形的高对比度诊断

激光脉冲波形的精密诊断是大型激光装置运行控制和精密物理实验的前提,而动态范围的大小是衡量诊断系统的关键指标之一。为了满足高功率激光装置对纳秒级整形激光脉冲对比度控制及精密诊断的需求,采用双探测器与数字示波器四通道分组并行取样的诊断方法,通过将整形激光脉冲分解为不同的幅值区域并送入示波器的不同输入通道,每个通道采用不同的垂直灵敏度档位进行探测,最后利用共同的时基完成波形的对接重构。研究结果表明,采用的方法可以实现2 500:1的动态范围,在偏差为2%的测量精度内,可以实现对比度高达100:1的多台阶整形脉冲的全波形测量。     

激光偏振态对光纤型太赫兹时域光谱仪的影响

采用光纤飞秒激光器与光纤耦合型太赫兹光电导天线相结合的方案,设计并研制了光纤型太赫兹时域光谱系统。通过实验研究了激光偏振态对太赫兹时域波形、强度以及光谱特性的影响,通过对飞秒激光偏振态的精确控制与优化,消除了时域脉冲分裂现象,获得了高信噪比的单脉冲太赫兹时域波形。     

Q开关激光脉冲功率测试的研究

由于光电探测器在强激光辐照时易发生响应信号饱和,而无法有效测量脉冲宽度,最终影响脉冲功率的结果。通过研制脉冲波形能量测试系统,优化脉冲宽度和脉冲能量的测试手段,实现激光脉冲功率的实时检测。     

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。     

调QNd：YAGE脉冲激光：光纤耦合与传输特性的研究

研究了调ＱＮｄ：ＹＡＧ脉冲激光－光纤耦合效率与传输特性，测量了激光损伤阈值，研究了入射激光束参数对激光损伤阈值和耦合效率的影响，在此基础上设计了耦合光学系统，对１０ｎｓ的激光脉冲，从光纤输出的激光脉冲的能量密度达１２Ｊ／ｃｍ＾２，对准静态Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光，从光纤输出的激光脉冲的能量达３．５Ｊ可以满足激光刻字和激光焊接的要求。     

多路激光功率波形测量系统

介绍了神光Ⅱ精密化装置中的多路激光功率波形测量系统.该系统在神光Ⅱ装置的八路激光放大链前后共26处进行功率波形数据的采集,并在对采集的数据进行汇总后通过计算机网络将其传输到数据分析处理系统,从而为整个精密化功率平衡项目提供了实时、有效的激光功率波形采样.     

光纤在舰载激光主动干扰系统中的应用

以舰载激光器的应用为立足点,将光纤应用于激光器中,使用光纤束耦合传输脉冲氙灯改进了原有激光器的泵浦方式。激光光纤传输具有轻便易于布设的优点。实验结果证明了脉冲氙灯光纤耦合泵浦方式是可行的,此方案可研制出更轻便的激光发射天线以满足装舰需要。     

激光脉冲时域特性与探测器响应关系探讨

针对激光与光电探测器两种相互作用方式,选择四种常见的激光脉冲波形,建立简单数学模型,计算了光电探测器接收到的激光脉冲能量和脉冲激光在探测器上的有效持续时间,并据此分析激光脉冲时域特性与光电探测器的响应关系.计算结果表明,不同的激光脉冲波形引起的光电探测器的响应会有差异,并且,相对较长的大能量激光脉冲波形可能在探测器中引起较好的作用效果.