红外与激光工程
2020, 49(12): 20201074
中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
为提高自动准直效率, 结合以太网, 设计出一套新型光路自动准直控制和检测方案.该方案采用基于耦合矩阵的前馈补偿及图像Jacobian矩阵的近远场串并行准直方式, 并引入局部自适应阈值和二值化算法, 同时将模糊控制算法运用到步进电机的调整过程中, 提高光束近远场图像的处理精度, 降低系统的准直时间.实验结果表明, 该准直系统远场的平均调整误差为空间滤波器小孔直径0.44%, 能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求, 准直时间由原有的30 mins缩短至12 mins左右.
自动准直 图像处理 耦合矩阵 反馈控制 自适应阈值 模糊控制 二值化 高功率激光驱动器 Automatic alignment Image processing Coupling matrix Feedback control Adaptive threshold Fuzzy control Binarization High power lasers 光子学报
2017, 46(10): 1014002
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出应用于激光脉冲高精度时间同步测量的技术方案。利用时间数字转换技术, 精确测量激光脉冲相对延时, 测量精度可小于10 ps(峰谷值)。为满足测量电路对脉冲宽度的要求, 设计针对短脉冲激光的电脉冲展宽模块, 可以将百皮秒量级的电脉冲展宽至纳秒量级, 引入时间抖动的均方根值小于2 ps。该测量方案实现了实时高精度时间同步测量, 可以作为时间同步反馈补偿的实时监测使用。
激光器 高功率激光驱动器 光参量啁啾脉冲放大 时间同步 同步测量 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 081401
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
自动准直系统是确保高功率激光驱动器高效、安全、可靠运行的重要子系统之一，同时也是保证光束质量的主要手段。通过构建以太局域网并使用高性能的数字网络CCD来完成图像的获取和传输，直接将光束图像转换成数字信号并通过以太网输出，实现了光束近远场图像的网络化处理；引入高斯平滑滤波算法来提高光束近远场图像处理的误差计算精度，同时将模糊算法运用到步进电机调整过程中，使得系统准直时间大幅缩短。通过在神光II第九路装置上进行实验验证，表明系统能在5 min之内顺利完成全部调整工作，其近远场图像获取和处理精度均可达1 pixel。
图像处理 高功率激光驱动器 自动准直 以太网 模糊控制
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
氙灯提供的有效抽运能量决定了钕玻璃中反转粒子的数目。针对氙灯供能的要求，建立了氙灯放电回路与氙灯辐射数值模型。将数值模拟结果与实验结果进行了比对，提出了利用模拟退火算法求解最优抽运状态的电路参数的方法，并模拟计算不同电路参数下氙灯的工作状态。定义了两个更实用的评价参数：有效辐射效率和有效输出光谱效率，用于筛选最佳的抽运能量和进灯功率。计算结果表明，在氙灯参数与工作电压一定的条件下，通过利用模拟退火算法可以快速优化放电回路中的电容、电感参数，以选择最佳的进灯能量，避免抽运带内有效能量份额因光谱蓝移而降低，同时可保证氙灯的使用寿命。
激光光学 高功率激光驱动器 氙灯放电 光谱效率 模拟退火算法 光谱蓝移
1 中国工程物理研究院激光聚变中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学光电子重点实验室, 安徽 合肥 230026
光谱色散匀滑(SSD)技术已经广泛应用于国内外各大高功率激光驱动器。但是由于工程设计原因，美国国家点火装置(NIF)以及国内神光-III原型(TIL)装置都只采用了一块光栅，相较于传统SSD技术，焦斑匀滑效果有所不同。经模拟发现，在初始的100 ps以内，缺失色散光栅的SSD技术匀滑性能下降，可以通过优化调制频率来降低这种影响。通过对单光栅下的SSD技术分析研究，为SSD技术在大型激光装置上的优化应用提供理论基础。
激光光学 高功率激光驱动器 光束匀滑 光谱色散匀滑 调制频率 光学学报
2013, 33(s1): s114007
中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
终端光学组件是高功率激光驱动器的核心单元之一，承担着频率转换、光束聚焦、谐波分离和测量取样等功能。通过光学和结构设计可以实现终端光学组件的基本功能，满足高功率激光驱动器开展各项实验的基本要求，但是激光导致的终端元件损伤问题和强紫外光传输带来的若干非线性效应是制约终端光学组件总体性能的关键问题。综述了国内外高功率激光驱动器终端光学组件的研究历程，分析了终端光学组件面临的主要问题，并探讨了终端光学组件设计的主要思路。
激光器 高功率激光驱动器 终端光学组件 激光损伤 非线性效应 设计 激光与光电子学进展
2013, 50(6): 060002
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
波前功率谱密度（PSD）是反映高功率激光系统中光学元件中、高频信息的重要参数之一。介绍了利用波前位相信息计算功率谱密度的方法，提出对空域应用汉宁窗的方法抑制因波前数据的突然截断导致频域出现的吉布斯噪声。针对空域加汉宁窗后波前数据能量会因汉宁窗的权重变化而变化的情况，推导了加窗前后PSD的均方根(RMS)值间的比例关系。对高功率激光驱动器使用光学元件的PSD进行了计算，结果表明，采用汉宁窗的方法能抑制吉布斯噪声，通过数据修正的方法可修正汉宁窗的权重分布不同对PSD计算结果的影响。
傅里叶光学 功率谱密度 光学元件 高功率激光驱动器 光学学报
2012, 32(s1): s107002
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 总体工程研究所， 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 制造工艺研究所， 四川 绵阳 621900
兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段，光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置(NIF)和法国兆焦耳激光装置(LMJ)的总体结构进行了概述和分析，对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍，并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析，对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。
兆焦耳级高功率激光驱动器 布局 光机结构 稳定性 Mega-joule high power laser driver layout optical-mechanical structure stability 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2277
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
为解决大口径光学元件表面疵病检测设备的精确测量、校准和溯源问题。设计了用于标定表面疵病检测系统的标准板，通过电子束曝光将定标图案转移至掩模板，再采用反应离子束刻蚀的方法制作标准板。通过扫描电镜测量标准板上各标准线的真实线宽尺寸，并以扫描电镜测量结果为参考值标定大口径表面疵病检测系统。利用所设计的标准板标定基于散射成像法的大口径表面疵病检测系统。结果表明，当疵病线宽尺寸大于45 μm时，疵病的散射像满足几何成像原理，当疵病宽度尺寸小于45 μm时，需按标定结果进行计算。
光学设计 表面疵病 标准板 反应离子束 大口径光学元件 高功率激光驱动器 中国激光
2012, 39(s1): s116005
