1 中山光子科学中心，广东 中山 528400
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
超短超强脉冲激光是目前世界上在实验室内产生超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度的综合性极端物理条件的重要手段。在对超短超强脉冲激光发展现状和趋势分析的基础上，针对高能量密度物理等前沿基础科学实验研究多样化的需求，提出研制不同脉冲宽度、三种脉冲激光（两束输出功率为10 PW的飞秒激光、单束输出功率为1 PW@1 Hz的飞秒激光、单束千焦耳皮秒激光和单束万焦耳纳秒激光）协同输出至4个物理实验站形成不同工作模式，实现多种加载-诊断物理实验功能的星光超强激光装置（XG-ELF）的设想。对XG-ELF装置的物理实验设想和主要设计结果进行介绍。建成后的XG-ELF装置将为我国高能量密度物理前沿基础领域中的研究提供先进的研究平台。
激光器 极端条件 高能量密度物理 超短超强激光 光参量啁啾脉冲放大 光学学报
2022, 42(17): 1714001
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室, 上海 200240
3 同济大学物理科学与工程学院, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
4 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
输出能力和光束质量是研制强激光装置时追求的两个核心性能,通常受制于增益能力、光束品质、热负载、功率负载、通量负载受限条件。对于具有不同应用目标、不同运行机制、不同技术途径的强激光装置或系统,5类受限条件对输出能力和光束质量的影响权重是不同的。其中,解决增益能力与光束品质两类受限问题是研发连续强激光和脉冲强激光装置的共性问题;对于连续(或准连续)强激光,破解热负载受限是核心问题;对于脉冲强激光,破解功率负载受限是核心问题。深入研究5类受限机理、基本规律及相互之间的影响关系,融合近期发展的新材料、新方法、新技术,对积极推进以高峰值功率、高能量(高平均功率)和高重复频率激光(简称“三高激光”)为基本特征的先进强激光装置或系统具有积极意义。
中国激光
2021, 48(12): 1201002
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621999
2 IFSA协同创新中心, 四川 绵阳 621999
在空心导管泵浦耦合系统中, 测量了激光二极管叠阵中巴条的实际指向性, 并带入仿真建模中, 以便获得更准确、更优的模拟结果。与采用理想巴条指向性的模型模拟结果相比, 耦合系统的耦合效率降低了11.2%。同时, 带入实际指向性的模型模拟结果, 具有更大的能量传输损耗和调制更深的泵浦光场分布, 且该仿真模拟结果与实验结果相符。结果表明, 在空心导管耦合系统设计中, 带入实际巴条指向性模型是获得精确模拟结果的必要条件。
固体激光器 泵浦耦合 激光二极管阵列 空心导管 solid-state laser pump coupling laser diode array hollow duct 强激光与粒子束
2018, 30(11): 111002
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
利用全矢量有限元法分析了光子晶体光纤(PCF)的结构参量对其本征模场分布的影响。数值计算结果表明, 具有多层空气孔、多层纤芯、大孔间距和大占空比的结构更有利于将光场约束在纤芯中, 纤芯层数、孔间距和占空比的增加均会导致PCF本征模场出现更高阶次的模式。纤芯层数和孔间距的增加会对由占空比减小所引起的功率泄漏进行一定的补偿, 通过减小空气占空比、增加纤芯层数和孔间距, 可实现大模场单模传输的可行性。对于4层空气孔、2层纤芯、占空比为0.01、孔间距为20 μm的PCF, 在保证单模传输的条件下, 纤芯半径可达40 μm, 有效模面积为3717 μm2, 纤芯功率集中度为68.32%。
光纤光学 光子晶体光纤 单模 有效模面积 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100607
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 IFSA协同创新中心, 四川 绵阳 621900
为了满足片状激光放大器对泵浦功率密度的要求, 设计并加工了高缩束比的耦合系统。根据LD的发光特性, 将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列, 采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合, 将发光面积为330 mm×85 mm的泵浦光, 在输出口处压缩至18 mm×18 mm的口径, 耦合系统的缩束比高达86∶1。模拟计算表明, 该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低。实验测量该耦合系统的效率为84.2%, 输出口处泵浦光场快慢轴的调制度分别为130和1.18, 且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后, 依然可以保持泵浦光场的轮廓。该耦合系统在效率、泵浦场均匀性、传输性等方面均满足端面泵浦的片状放大器对泵浦耦合系统的要求。
固体激光器 泵浦耦合 激光二极管阵列 空心导管 solid-state lasers pump coupling laser diode array hollow duct 强激光与粒子束
2017, 29(9): 091002
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院北京研究生部, 北京 100088
采用相位调制技术产生的具有一定光谱分布的相位调制脉冲可以有效抑制高功率激光驱动器中大口径光学元件的横向受激布里渊散射和满足光束匀滑需求, 但该脉冲在装置各系统传输放大过程中, 由于光谱畸变会引起幅频调制(FM-to-AM)效应, 这种效应严重影响了激光装置的输出性能及实验效果。介绍了相位调制脉冲产生原理、引起FM-to-AM效应的根本原因及因素, 综述了目前美国的国家点火装置、法国的兆焦耳装置以及我国的神光-Ⅲ主机装置在FM-to-AM效应抑制技术方面取得的重要进展。
激光光学 惯性约束聚变 激光驱动器 前端系统 FM-to-AM效应 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 020005
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
2 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100086, China
3 China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
We propose a novel pulse amplification model to obtain the effective thermal equilibrium time (τETE) for Yb:YAG crystal, where τETE has impacts on the gain recovery and energy extraction. A test amplifier is set up to measure the input fluence, output fluence, and pulse duration. By fitting the numerical values to the experimental data, the effective thermal equilibrium of Yb:YAG crystal at room temperature is found to be between 60 and 120 ps. To our best knowledge, this is the first time that an exact range of effective thermal equilibrium time for Yb:YAG is reported.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21412
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
惯性聚变能源是公认的安全、无碳、可持续发展的洁净能源.简要介绍了欧洲高功率激光能源研究(HiPER)项目激光驱动器的基准设计,然后从放大器的构型、热管理技术和放大的自发辐射抑制技术、激光系统的光束结构等方面重点讲述了满足HiPER 项目的两种千焦耳级激光链路方案.最后介绍了HiPER 项目实现商用激光聚变能源电站的发展规划.
激光光学 惯性聚变能源 二极管抽运固体激光器 概念设计 高功率激光能源研究 DiPOLE 激光系统 LVCIA 激光系统 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 080005
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
惯性聚变能源(IFE)是公认的安全、无碳、可持续发展的洁净能源。从技术指标，光束结构、放大器结构、增益介质和系统效率、二极管抽运源等激光器结构，以及热致双折射和退偏振补偿技术、圆柱形空间滤波器等关键单元技术方面详细地介绍了美国激光惯性聚变能源(LIFE)计划二极管抽运固体激光驱动器的概念设计。LIFE 计划将对高平均功率激光技术、高功率二极管和激光材料的发展产生重大影响。
激光光学 惯性聚变能源 二极管抽运固体激光器 概念设计 激光惯性聚变能源 美国国家点火设施 Mercury 激光系统 激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了研究低温条件下Yb:YAG放大器的增益和热特性，搭建了一套液氮冷却的低温放大器，开展了实验研究。测量了不同泵浦强度下的小信号增益以及低温和常温下的介质热致波前畸变。结果表明:低温条件下，可以用更少的泵浦能量得到高于常温的增益;常温下泵浦电流200 A、脉冲宽度1200 μs的小信号增益为1.59;低温下泵浦电流200 A、脉冲宽度400 μs的小信号增益为1.82，光光效率显著提高。自发辐射放大(ASE)问题在低温下更加显著，采用短脉冲泵浦有利于降低ASE的影响。低温的热管理效果较常温有显著提高，可以在更高的平均功率下运行。
激光放大器 小信号增益 低温激光器 热畸变 laser amplifier small signal gain cryogenic laser thermal aberration 强激光与粒子束
2014, 26(11): 111007
