高功率固體激光裝置的優(yōu)化設計及綜合評估方法研究.pdf

1、慣性約束聚變(ICF)研究是當今科學技術研究的一項重要領域，對于新型能源的開發(fā)具有深遠的科學意義和重要的應用價值。 用于慣性約束聚變研究的新一代高功率激光驅(qū)動器是運行在高功率、高負載條件下的大型復雜激光裝置，其結構復雜、規(guī)模龐大、建造費用高昂，且建造過程涉及一系列多學科物理、技術和工程問題。在高功率激光驅(qū)動器的建造過程中進行系統(tǒng)優(yōu)化設計，對于提高裝置總體性能價格比，平衡工程難度，降低工程建造風險具有重要的意義。 在此研究背景下，本論文系

2、統(tǒng)研究了高功率激光裝置的優(yōu)化設計方法，重點討論了激光放大系統(tǒng)的構型設計優(yōu)化，并在優(yōu)化設計需求牽引下，建立了我國第一套高功率激光裝置綜合評估體系，從理論上科學、合理地比較了各設計方案的特點，為最終總體技術方案的確立提供了必需的評判標準和依據(jù)。本論文工作是高功率固體激光裝置總體技術研究的重要組成部分，以我國在建的神光Ⅲ激光裝置設計建造為依托，開展了一系列的研究工作，主要研究內(nèi)容及成果包括以下部分： 1.詳細討論了高功率固體激光裝置優(yōu)化設計過

3、程中的基本科學理論及技術問題。重點分析了釹玻璃固體激光放大器的工作原理及放大理論。本著優(yōu)化設計、提高系統(tǒng)性能價格比的總體目標，討論了影響系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率的三個主要環(huán)節(jié)，即激光放大器的儲能效率、激光放大器儲能的提取效率及三倍頻能量轉(zhuǎn)換效率等，并分析了各環(huán)節(jié)的影響因素。分析了優(yōu)化設計所要考慮的邊界條件：一是裝置在短脈沖(≤1ns)運行條件的B積分限制，即裝置的功率受限條件；二是裝置在長脈沖(>；3ns)運行條件下的光學元件的損傷閾值，即