高功率固体激光装置需要提供细致的功率平衡以满足物理实验要求。为研究众多因素对装置输出功率平衡的影响, 建立了高功率固体激光功率平衡综合分析模型。首先, 详细描述了模型的建立过程和主要算法。模型基于窄带脉冲激光传输、放大和频率转换模型开发, 可单独分析系统偏差或随机偏差对装置输出功率平衡的影响, 也可耦合这两种偏差进行集成分析。最后, 根据我国正在建造的最大固体激光装置10% rms功率平衡要求, 针对Haan整形脉冲, 分析了三种条件下装置输出功率不平衡, 并对子系统的随机因素指标进行了初步分配。该模型首次用于基本理解整形脉冲实现功率平衡的众多因素, 是分析大型固体激光装置功率平衡问题的有力工具。

为研究众多因素对高功率固体激光装置输出功率平衡的影响, 利用已建立的功率平衡综合分析模型初步分析了正在建造的最大固体激光装置的功率平衡问题。介绍了模型的建立过程、功能特点和主要算法。数值模拟分析了使用单一Haan脉冲波形条件下系统偏差和随机偏差对装置输出功率平衡的综合影响。结果表明, 在补偿系统偏差后, 注入能量抖动3%, 放大器增益抖动15%和频率转换失谐角抖动2%的条件下, 使用单一Haan脉冲能满足总的功率平衡要求。最后根据数值计算结果对随机偏差指标进行了初步分解。

为实现高功率固体激光装置的能量平衡和功率平衡,开发了激光性能仿真模型为神光-Ⅲ原型装置的运行提供实时预测。模型能够确定系统参数设置(注入能量、注入脉冲波形和参数诊断衰减设置等)。注入能量的预测采用基于以往实验数据的放大曲线拟合方法。平顶脉冲的注入波形预测采用循环迭代算法,整形脉冲波形的预测采用增益-通量曲线法。参数诊断衰减设置是通过基于SG99光传输放大模型的全光路模拟计算实现。对原型装置的仿真表明,能量预测偏差在5%以内; 基频光束间能量分散度可控制在10%以内。模型已成为神光-Ⅲ原型装置运行仿真的有效工具。