中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
精密高效的脉冲波形调控是大型激光装置满足惯性约束聚变实验需求的重要技术之一。脉冲波形生成原理是通过编辑任意波形发生器中每个子脉冲的电压值，经电光调制器转换为光脉冲强度形成任意形状的激光脉冲轮廓。在电光转换过程中，各子束响应过程并非线性且子束间存在个性差异。为实现此条件下精密高效的脉冲波形调控，制定并开发了基于闭环迭代思路的激光脉冲波形快速调控方法。实验结果表明，算法可在10 min内实现任意脉冲波形整形，并具备23∶1高对比度脉冲波形调控能力，调控精度均优于10% (rms)，满足常规物理实验运行条件下对激光参数调控的精度和效率需求。
高功率激光装置 脉冲整形 迭代算法 high-power laser facility pulse shaping iterative algorithm 强激光与粒子束
2023, 35(8): 082001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过对多种频率转换方案的深入对比分析, 设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用“Ⅱ+Ⅱ”类双晶体级联的方式, 可以实现“偏振失配”三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型, 结果表明, 当两块晶体厚度均为10 mm时, 可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。
多波长 多脉宽 正交级联二倍频 偏振失配三倍频 multiple wavelengths multiple pulse-widths orthogonal quadrate doubling polarization mismatch tripling 强激光与粒子束
2015, 27(3): 032018
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
直接相位调制可产生带宽可调的线性啁啾脉冲，可作为种子源用于啁啾脉冲放大系统中。对线性啁啾脉冲的产生过程以及啁啾脉冲在光纤中的传输放大过程进行了数值模拟与实验研究，实验获得了底宽为500 ps，带宽为0.69 nm 的线性啁啾脉冲。在此基础上提出一种全新的产生冲击点火种子脉冲的方式，即对光脉冲的局部进行调制与压缩以获得高对比度的种子脉冲，并对其进行了实验验证。实验中将一方波脉冲经调制压缩为对比度为2∶1 的阶梯脉冲，验证了该方法产生冲击点火种子脉冲的可行性。该方案为未来多种脉冲类型输出的惯性约束聚变(ICF)驱动器光纤前端系统的研制打下了研究基础。
光纤光学 线性啁啾 直接相位调制 冲击点火脉冲
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为了完成大口径高通量验证实验平台建造初期的三倍频能量测量, 采用凹面镜缩束方式取样的方法, 利用新型玻璃吸收元件完成光束的滤波, 实验测试了新型玻璃吸收元件对测试结果的影响。结果表明, 采用新型玻璃吸收元件可以获得干净的三倍频光, 剩余基频、二倍频光的影响在0.4%左右, 整个三倍频能量测量的测量不确定度可以控制在5%以内, 保证了激光装置能量测量的可靠性。
测量与计量 高功率激光 脉冲能量 卡计 激光脉冲 measurement and metrology high power laser pulse energy calorimeter laser pulse
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基于菲涅耳公式，分析了偏振光通过钕玻璃片的透射率及反射率，讨论了高功率固体激光装置离轴光束对隔离性能的影响。根据光轴和小开关晶体晶轴走偏导致的退偏损耗的原理，可以使用开关晶体的姿态去补偿光束旋转误差的退偏损耗。实验结果表明，钕玻璃片小角度变化不影响系统对偏振光选择性通过，并且利用开关晶体来补偿光束旋转误差的退偏损耗能提高系统隔离比3倍以上。
高功率固体激光 主放大系统 隔离 布鲁斯特角 high power solid-state laser main-amplifier system isolation Brewster angle 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2284
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基于非线性传输方程与五能级速率方程的耦合模型分析了超高斯脉冲在反饱和吸收(RSA)作用下的动态响应特性。研究了脉冲时空波形在RSA材料中的演化规律以及脉冲与材料相互作用的动力学过程。讨论了单重态第一激发态寿命对输出脉冲时空波形的影响，并优化了材料参数以避免时空畸变。对新型RSA材料的开发以及在时空波形敏感领域的应用具有指导意义。
非线性光学 反饱和吸收 动态响应 时空畸变
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
采用神光-Ⅲ原型装置“多路放大器级联”的方式，构建了神光-Ⅲ主机装置主放大器构型验证平台。在此平台上开展了小开关隔离能力、主放大系统静态透过率、主放大系统隔离比等性能测试，并且考核了大能量发射时的主放大系统基频光输出能力。结果表明：输出基频光的平均通量达到了神光-Ⅲ主机装置的设计水平，同时验证了神光-Ⅲ主机装置主放大系统构型设计的可行性。
高功率固体激光 主放大器 构型 隔离能力 high power solid-state laser main amplifier configuration isolation ability 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2608
中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
脉冲的时间调制严重威胁高功率聚变激光装置在高通量下运行的自身安全甚至使聚变点火失败，因此必须根除或充分抑制。提出了一种基于光限幅效应时域滤波的方法，光限幅效应是非线性光学过程，可以通过材料实现低光强输入时透射率较高，高光强输入时透射率较低。介绍了光限幅效应的主要机制、研究概况，分析了适合用于光路中的限幅机制，最后讨论了该时域滤波方法在实际光路中的应用形式及发展前景。
非线性光学 光限幅效应 时域滤波 反饱和吸收 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 101901
中国工程物理研究院激光聚变中心, 四川 绵阳 621900
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。
激光光学 高功率固体激光 标定 哈特曼波前传感器 波前 焦斑
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题, 针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象, 对等离子体扩散１维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等３种典型材料１维分布情况及扩散速度进行了数值模拟, 得到等离子体扩散速度大约为107 cm/s。根据模拟计算结果, 分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险, 结果表明, 在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。
高功率固体激光系统 空间滤波小孔 等离子体溅射 等离子体堵孔 high power solid-state laser system spatial filter pinhole plasma sputtering pinhole closure 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2921
