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1、第14卷 第5期强激光与粒子束Vol.14,No.52002年9月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSSep.,2002文章编号:100124322(2002)0520669205X天光一号MOPA光学角多路系统的研制龚 , 马景龙, 向益淮, 戴 辉, 高智星, 单玉生, 王乃彦(中国原子能科学研究院,北京102413) 摘 要:光学角多路系统是主振功放(MOPA)装置的重要组成部分。它不仅连接着主振荡器、预放大器及主放大器三个KrF激光系统,而且起着压缩激光脉宽的作用。光学角多路能使主振激光脉冲在能量上得到足够的放大,并使泵浦预放、主放激光腔的电子
2、束能量及其脉宽得到充分的利用。介绍了天光一号装置上MOPA光学角多路系统的结构,并结合多年来运行的实践,提出了若干优化措施。 关键词:主振功放系统; 光学角多路; 激光放大 中图分类号:TN248文献标识码:A 光学角多路系统是主振功放(MOPA)装置的重要组成部分。它连接着主振荡器、预放大器及主放大器三个KrF激光系统,并起着压缩激光脉宽的作用。光学角多路能使主振激光脉冲在能量上得到足够的放大,并使泵浦预放、主放激光腔的电子束能量及其脉宽得到充分的利用。[1,2] 从美国首次提出MOPA光学角多路的概念设计至今,许多国家已经建成了不少MOPA光学角多路系[3～5]统。天
3、光一号装置的MOPA光学角多路建成于1998年。 本文重点介绍了天光一号装置上MOPA光学角多路系统各部分的组成结构,根据运行实践,提出了包括镜架、镜片材料、镜片镀膜、激光脉冲波形及能量监测等的优化措施。并展望了MOPA光学角多路在提高光束品质和能量升级等方面的前景。1 天光一号MOPA光学角多路系统的组成Fig.1Diagramoftheangularmultipexingsystem图1 光学角多路示意图 如图1所示,天光一号装置的MOPA光学角多路系统的光路由以下部分组成:前端激光器注入光路,一次分束光路,预放大激光器输入、输出光路,二次分束光路,主放大器输入、输出光路
4、,消延迟光路及注入靶室的聚焦光路。MOPA光学角多路光路的全程约140m,除三个激光器和聚焦靶室外,其余光路的光学器件全部安置2在130m空间的激光角多路大厅中。1.1 前端、预放及主放 前端激光器注入光路,包括一台放电泵浦KrF激光器(LPX2150)与一级空间滤波器。LPX2150产生一个脉宽为23ns,波长为248nm,能量约300mJ的主振激光脉冲。作为MOPA系统的种子光源,它经过一级空间滤波器后直接导入一次分束光路。注入的激光脉冲的光斑如图2。 预放大器和主放大器电子束泵浦的功率脉冲宽度分别为90ns与180ns。它们分别可容纳三束与六束23ns的主振激光脉冲。预
5、放及主放输入输出光路器件包括:阵列式输入、输出透镜,激光腔前后平面窗镜与球X第四届全国准分子激光学术研讨会推荐优秀论文。收稿日期:2002207220;修订日期:2002208221基金项目:国家863惯性约束聚变领域资助课题作者简介:龚 (19412),男,研究员,从事ICF有关实验工作,现任MOPA光学角多路子课题负责人;北京市27527信箱。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.670强激光与粒子束第14卷Fig.2Profileoftheinputlaserpulse图2 注入的激光
6、脉冲的光斑面全反后腔镜。它们组成一组望远镜系统,实现输入激光束的双程放大。预放输入、输出激光束的截面是相等的;而主放输出激光束的截面大于输入激光束的截面,以提高镜片光学薄膜的抗激光损伤能力。预放大及主放大激光器输入、输出光路的主要光学参数见表1所示。表1 预放大及主放大激光器输入、输出光路的主要光学参数Table1Chiefopticalparametersintheinput&outputpathofpreamplifierandmainamplifierpreamplifiermainampliferdiameterofinputlens/mm3030focusofinput
7、lens/m21.4diameterofoutputlens/mm3090focusofoutputlens/m27.5distancebetweenlensandrearcavitymirror/m1017ratioofinputbeamblooming1∶61∶13ratioofoutputbeamreduction6∶113∶3geometricextractionefficiency/%86.5～95.183.4～93.8 经预放大和主放大后的输出激光束光斑分别如图3和
