組成。采用變形鏡7，通過改變變形鏡7的面型，對激光的波前畸變和離焦進行校正，以保證激光安全通過下一組空間濾波器4的小孔41。
[0036]如圖3所示，本實施例的激光驅(qū)動器用于慣性約束聚變中，需要更多束激光打靶時，可以增加激光驅(qū)動器內(nèi)激光放大系統(tǒng)I的個數(shù)，使其排列為八邊形、九邊形或更多邊形，同時，這些激光放大系統(tǒng)I排列在同一球體表面，靶室9的中心與所述多邊形排列成的球體中心相重合，入射激光8經(jīng)循環(huán)放大后，由反射鏡2直接反射至靶室9，從而快速成倍增加打靶能量。本發(fā)明激光驅(qū)動器中的器件排列簡單，構(gòu)思巧妙，充分利用反射鏡2，整體結(jié)構(gòu)緊湊，可以沿靶室排列多層激光驅(qū)動器，形成球狀構(gòu)型，從而快速增加打靶激光路數(shù)。
[0037]另，本實施例還提供一種利用如上所述的固體激光驅(qū)動器進行激光放大的方法，包括以下步驟:
[0038](I)將6束入射激光8分別在6個空間濾波器4的小孔41位置處用反射鏡(圖中未畫出)導(dǎo)入激光放大系統(tǒng)I的光路，所述入射激光8均為脈沖激光，導(dǎo)入時刻相同，得到種子激光；
[0039](2)所述種子激光在所述激光放大系統(tǒng)I組成的正六邊形環(huán)狀光路中循環(huán)傳輸，從入射后的下一組激光放大系統(tǒng)I開始，傳輸路徑為:放大器3、空間濾波器4、電光開關(guān)5、偏振透反鏡6、變形鏡7和下一組激光放大系統(tǒng)的放大器3，如此往復(fù)，多程放大，得到放大激光；
[0040](3)所述放大激光對增益介質(zhì)中的儲能提取至上限，需要輸出時，所述驅(qū)動電路向所述電光開關(guān)5的晶體加載半波電壓，使所述放大激光的偏振方向偏轉(zhuǎn)90°，經(jīng)過偏振透反鏡6時透過，入射到反射鏡2發(fā)生反射，輸出打靶激光。本發(fā)明采用的激光放大方法可同時放大多束種子激光，打革G激光由不同反射鏡同時輸出，同時打革巴。
[0041]上述打靶激光均入射到靶室9，完成打靶。
[0042]此外，對于只有2組激光放大系統(tǒng)I的激光驅(qū)動器，依然可以使用本發(fā)明的方法進行激光放大，只需將2組激光放大系統(tǒng)I和至少I個反光鏡2共同排列為多邊形，激光仍在多邊形的光路中循環(huán)放大。本發(fā)明也可用于將連續(xù)激光放大，激光放大后可以通過調(diào)節(jié)控制電路向電光晶體5施加電壓的時間，調(diào)整激光輸出位置，從而達到所有放大后的激光由同一反射鏡先后輸出。
[0043]對比實驗一:
[0044]本發(fā)明的放大器3采用以布儒斯特角排列的7片釹玻璃以及泵浦氙燈共同構(gòu)成I個放大器3，入射激光8采用脈寬為3ns的激光脈沖，經(jīng)過本發(fā)明實施例一的9程循環(huán)放大，在滿足級間B積分不超過1.8的判據(jù)下，3ns脈寬的激光脈沖最大可輸出7950J的基頻光(波長1053nm)能量。而目前全世界唯一建成的百萬焦耳量級的激光驅(qū)動器美國國家點火裝置，其設(shè)計構(gòu)型為兩組放大器3和兩組空間濾波器4，在5ns脈寬下，單路可輸出最大基頻光激光能量16.9kJ，等效于3ns脈寬下的10.lkj。兩者的儲能和儲能提取情況如圖4和圖5所示。從圖4中可見，采用本發(fā)明的激光驅(qū)動器，放大片(釹玻璃片)的單片儲能約為3.2kJ，每個放大器3內(nèi)的7張釹玻璃片儲能提取效率相對均衡，提取效率均超過40%。從圖5中可見，美國國家點火裝置構(gòu)型下，其采用的兩組放大器3共18張釹玻璃片，放大片(釹玻璃片)的單片儲能約為3.5kJ，儲能提取效率分布不均衡，提取效率從約25%到40%均有分布，導(dǎo)致整體儲能提取效率降低。本領(lǐng)域普遍認為，增益介質(zhì)的儲能存在微小差別，對儲能的提取效率影響可以忽略不計。因此，從對比中可以看到，本發(fā)明的激光驅(qū)動器極大提高了增益介質(zhì)的儲能提取效率。
[0045]以美國國家點火裝置192路的規(guī)模，其最大輸出基頻光能量為3.2MJ/5ns，等效為
1.92MJ/3ns。以本發(fā)明的環(huán)形激光驅(qū)動器單路7.9kJ/3ns最大輸出能力計算，達到與美國國家點火裝置相同水平需要約243束激光。從資源消耗情況來看，美國國家點火裝置共需釹玻璃3456片、空間濾波器384組。而本發(fā)明具備同等輸出能力的環(huán)形驅(qū)動器僅需釹玻璃1701片，空間濾波器243組。僅從放大介質(zhì)與空間濾波器4這兩項最為昂貴的驅(qū)動器組成部分來看，采用本發(fā)明的環(huán)形激光驅(qū)動器就能極大的降低驅(qū)動器整體資源需求。
[0046]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種高功率固體激光驅(qū)動器，其特征在于，包括至少I個反射鏡和至少3組激光放大系統(tǒng)，所述激光放大系統(tǒng)共同排列為多邊形，所述激光放大系統(tǒng)包括放大器、空間濾波器、電光開關(guān)、控制電路、偏振透反鏡和變形鏡，所述控制電路與所述電光開關(guān)連接，按照激光的傳播路徑依次排列為:放大器、空間濾波器、電光開關(guān)、偏振透反鏡、變形鏡和下一組激光放大系統(tǒng)的放大器，所述反射鏡與所述變形鏡位于所述偏振透反鏡的不同側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率固體激光驅(qū)動器，其特征在于，所述激光放大系統(tǒng)為6組，排列為正六邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率固體激光驅(qū)動器，其特征在于，所述反射鏡的個數(shù)為6個。
4.一種利用權(quán)利要求1-3任一所述的固體激光驅(qū)動器進行激光放大的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將至少I束入射激光導(dǎo)入激光放大系統(tǒng)的光路，得到種子激光； (2)所述種子激光在所述激光放大系統(tǒng)組成的環(huán)形光路中循環(huán)傳輸，并多程放大，得到放大激光； (3)所述放大激光需要輸出時，所述驅(qū)動電路向所述電光開關(guān)的晶體加載半波電壓，使所述放大激光的偏振方向偏轉(zhuǎn)90°，經(jīng)過偏振透反鏡時透過，入射到反射鏡發(fā)生反射，輸出打靶激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光為脈沖激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光的光束數(shù)目與所述激光放大系統(tǒng)的數(shù)目相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光導(dǎo)入的位置為所述空間濾波器的小孔位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高功率固體激光驅(qū)動器及其激光放大方法，包括至少1個反射鏡和至少3組激光放大系統(tǒng)，所述激光放大系統(tǒng)共同排列為多邊形，所述激光放大系統(tǒng)包括放大器、空間濾波器、電光開關(guān)、控制電路、偏振透反鏡和變形鏡，所述控制電路與所述電光開關(guān)連接，按照激光的傳播路徑依次排列為：放大器、空間濾波器、電光開關(guān)、偏振透反鏡、變形鏡和下一組激光放大系統(tǒng)的放大器，所述反射鏡與所述變形鏡位于所述偏振透反鏡的不同側(cè)；種子激光通過反射鏡導(dǎo)入放大光路后，在環(huán)形的光路中多程放大，需要輸出時，向電光開關(guān)施加電壓，激光通過反射鏡射出，本發(fā)明有效提高增益介質(zhì)中儲能的提取率，提高驅(qū)動器整體的能量利用率，明顯降低資源消耗。
【IPC分類】H01S3-13, H01S3-23
【公開號】CN104810720
【申請?zhí)枴緾N201510251248
【發(fā)明人】胡東霞, 景峰, 鄧學(xué)偉, 袁強, 朱啟華, 鄭萬國, 魏曉峰, 張小民, 周維, 代萬俊, 王文義, 趙軍普
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月18日