用于高功率激光的双脉冲双向环形激光放大技术研究

发布时间：2025-03-02 17:09

　　高功率激光装置在等离子体物理、实验室天体物理以及惯性约束核聚变等领域中具有重要的应用。以多程放大技术为代表的第二代高功率激光装置体积庞大,造价昂贵,通常具有如下特征:方光束、单口径、单脉冲、单向传输。多程激光放大器有限的放大程数限制了其增益与储能提取效率,因此会使用复杂而昂贵的预放大系统以弥补多程激光放大器有限的增益;同时,多程激光放大器中的激光脉冲也需要在较高通量的情况下运行,以获得较高的储能提取效率,这又容易导致激光装置中光学器件的损伤。本论文提出了双脉冲双向环形激光放大器,相比多程激光放大器,双脉冲双向环形激光放大器利用两束脉冲在放大器内同时以不同方向传输,提高光路中的等效通量,以较低的通量获得较高的储能提取效率,这有利于提高高功率激光装置的稳定性与安全性,降低装置的运维成本和建造成本。同时本论文利用双脉冲双向环形激光放大器结合狭缝空间滤波器进行了光场特性分析。最后本文搭建了双脉冲双向环形激光放大器的演示实验平台,通过实验验证了双脉冲双向环形激光放大器可以以较低的通量获得较高的储能提取效率。本论文主要取得了以下研究进展和结果:1.提出了近场注入型与远场注入型双脉冲双向环形激光放大构...

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 高功率激光装置的发展
    1.2 高功率激光装置的现状
        1.2.1 国外高功率激光装置现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 下一代高功率激光装置的进展
        1.3.1 DiPOLE-100激光装置
        1.3.2 LIFE激光装置
        1.3.3 紧凑型脉冲激光放大器
        1.3.4 双脉冲双向多程激光放大器
        1.3.5 双脉冲单向多程激光放大器
    1.4 本论文的研究内容
第2章 双脉冲双向环形激光放大器的构型设计
    2.1 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器
        2.1.1 基本结构
        2.1.2 基本工作原理
        2.1.3 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器的像传递关系
    2.2 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器
        2.2.1 基本结构
        2.2.2 基本工作原理
        2.2.3 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器的像传递关系
    2.3 本章小结
第3章 双脉冲双向环形放大的理论模型
    3.1 脉冲激光放大理论模型
        3.1.1 饱和能量密度的修正
    3.2 激光脉冲多程放大的理论模型
        3.2.1 基于Frantz-Nodvik方程多程放大模型
        3.2.2 考虑驰豫效应的多程放大模型
    3.3 双脉冲双向环形放大的理论模型
    3.4 放大脉冲时间波形预补偿的计算方法
    3.5 本章小结
第4章 双脉冲双向环形激光放大器的能流分析
    4.1 多程激光放大器的模拟分析
        4.1.1 能流分析
        4.1.2 放大脉冲时间波形的变化
    4.2 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器的模拟分析
        4.2.1 能流分析
        4.2.2 放大脉冲时间波形的变化
        4.2.3 片状放大器片数的配置
    4.3 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器的模拟分析
        4.3.1 能流分析
        4.3.2 放大脉冲时间波形的变化
        4.3.3 片状放大器片数的配置
    4.4 本章小结
第5章 双脉冲双向环形激光放大器的光场特性分析
    5.1 理论模型
        5.1.1 光束的自由传输
        5.1.2 光束通过空间滤波器的传输
        5.1.3 光束通过非线性增益介质的传输
    5.2 高功率激光装置参数
    5.3 近场注入型双脉冲双向环形放大器的光场模拟分析
        5.3.1 近场注入型双脉冲双向激光放大器的模拟计算
        5.3.2 基于狭缝空间滤波器的光场特性分析
    5.4 远场注入型双脉冲双向环形放大器的光场分析
        5.4.1 远场注入型双脉冲双向激光放大器的模拟计算
        5.4.2 基于狭缝空间滤波器的光场特性分析
    5.5 本章小结
第6章 双脉冲双向环形激光放大器的演示实验
    6.1 实验平台
        6.1.1 前端装置
        6.1.2 双脉冲双向环形激光放大器的设计
    6.2 单脉冲环形放大实验
        6.2.1 单脉冲环形放大实验过程
        6.2.2 单脉冲环形放大实验分析
    6.3 双脉冲双向环形放大实验
        6.3.1 双脉冲双向环形放大实验过程
        6.3.2 双脉冲双向环形放大实验分析
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文总结
    7.2 工作展望
参考文献
附录
    附录一 本文评价近场光束质量的主要参数
    附录二 狭缝空间滤波器的像传递关系
攻读博士期间公开发表的论文和受理的专利
    期刊论文
    专利
致谢



本文编号：4034600