組合式高功率多程放大固體激光裝置束間功率平衡研究.pdf

1、高功率固體激光器是用于慣性約束聚變(ICF)研究的重要驅(qū)動(dòng)器，激光束間輸出功率平衡是保證直接或間接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變靶丸內(nèi)爆對(duì)稱壓縮的主要因素之一。由于新一代高功率固體激光裝置采用了多程放大技術(shù)和放大器組合陣列式結(jié)構(gòu)的總體技術(shù)路線，裝置束間輸出功率平衡的影響源及功率平衡控制方法均有別于傳統(tǒng)基于MOPA技術(shù)的裝置。因此，根據(jù)這種新型的高功率固體激光裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，全面分析束間功率平衡的影響因素，研究隨機(jī)誤差控制指標(biāo)分配方法以及控制各路固有差異

2、實(shí)現(xiàn)束間功率平衡的方法，是高功率固體激光裝置設(shè)計(jì)和建造中需要研究的關(guān)鍵問題之一。本文就以上問題具體開展了以下研究工作： 1．建立了功率平衡分析計(jì)算模型。通過在基于速率方程的光傳輸模型基礎(chǔ)上引入蒙特卡羅方法，實(shí)現(xiàn)了束間系統(tǒng)誤差和單路發(fā)次間隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)模擬計(jì)算。相應(yīng)開發(fā)的計(jì)算程序能夠統(tǒng)計(jì)計(jì)算出多路束間或單路多發(fā)次間的輸出能量分布和功率平衡分布情況； 2．針對(duì)組合式四程放大高功率固體激光裝置，比較全面地分析了系統(tǒng)輸出功率平衡

3、的影響源，并將影響源分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩大類，根據(jù)建立的功率平衡計(jì)算模型，分析了各影響源對(duì)基頻光輸出能量和功率平衡的影響； 3．提出了隨機(jī)誤差控制指標(biāo)分配方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)誤差的控制指標(biāo)合理分配，同時(shí)能夠用于元件參數(shù)一致性指標(biāo)分解。通過功率平衡分析計(jì)算程序驗(yàn)證，分配指標(biāo)均滿足要求； 4．提出了一種控制能量平衡的方法。從單程放大理論出發(fā)，推導(dǎo)了輸出能量偏差和注入能量調(diào)整量的解析關(guān)系，并推廣到多程放大，得

4、到了兩者的關(guān)系曲線，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了利用這一對(duì)應(yīng)關(guān)系指導(dǎo)能量平衡實(shí)驗(yàn)的控制方法； 5．討論了一種控制脈沖波形的方法。將脈沖波形放大的增益通量曲線運(yùn)用于多程放大中，討論了由已知輸出脈沖波形求解注入脈沖波形的逆問題，并提出利用此方法可以指導(dǎo)功率平衡實(shí)驗(yàn)。 本論文針對(duì)組合式四程放大高功率固體激光裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)功率平衡的相關(guān)問題作了初步探索，將束間功率平衡影響源分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩大類，并分別提出了隨機(jī)誤差的指標(biāo)分配