[發明專利]具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源

有效

• 申請號: 201710440513.8
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN106992425B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 高智星;李靜;張海峰
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源，包括自由運轉的準分子激光器，激光器設置在由前腔鏡和后腔鏡組成的激光腔內，前腔鏡為中心打孔的球面反射鏡，后腔鏡為平面反射鏡；準分子激光器輸出的放大自發輻射通過前腔鏡的中心孔，獲得高均勻性的光束分布截面，旁軸傳輸的準分子自發輻射在激光腔內多次反射發生自激振蕩，強度逐步放大直至飽和，利用分布在前腔鏡中心孔以外的旁軸光作為增益控制脈沖對近軸光脈沖的后沿進行壓縮，從而在前腔鏡中心孔處輸出脈沖后沿部分被壓縮、空間分布均勻的ASE光脈沖。本發明簡化了準分子激光系的非相干光脈沖的壓縮方案，進一步改善了高功率準分子激光系統泵浦功率的利用效率。

技術領域

本發明屬于激光核聚變的激光器設計技術，具體涉及一種具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源。

背景技術

在慣性約束核聚變領域，由于等離子體增長不穩定性而對驅動聚變的激光空間均勻性和激光脈沖形狀提出了明確要求。作為激光核聚變的重要候選激光器，氟化氪準分子激光裝置通過在系統前端采用無階梯誘導非相干技術(EFISI)獲得高均勻性的光束空間分布截面，進而通過像傳遞系統將此光束截面投射到靶面實現對聚變靶的均勻輻照。

目前，自由運轉的放電泵浦準分子激光器輸出脈沖寬度多為脈沖寬度在十納秒以上的類泊松分布脈沖，具有較快的上升沿和緩慢的下降沿，不能滿足聚變研究對激光脈沖形狀和寬度的需求。由于氟化氪激光工作在深紫外波段，而且EFISI技術產生的光脈沖具有寬頻帶、部分非相干特性，因此，傳統的電光削波器件以及受激布里淵散射(SBS)和拉曼散射(SRS)技術難以適用于紫外非相干激光脈沖壓縮。

基于激光增益介質的增益飽和特性，多種構型的飽和增益開關方案均可在準分子激光裝置上實現激光脈沖壓縮。由于這些方案需利用額外提供高強度的激光脈沖控制激光放大介質的增益，以實現對低強度種子光脈沖的壓縮效果，不但結構復雜，而且浪費了接近80％的種子光源能量和一半以上的放大級泵浦功率。由于放大后的控制激光脈沖自由耗散，不但嚴重降低了激光裝置的電-光轉換和利用效率，甚至會影響到裝置、工作環境和人員的安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源，在高功率準分子激光系統的前端獲得脈沖寬度更短的非相干種子光，簡化準分子激光系的非相干光脈沖的壓縮方案，進一步改善高功率準分子激光系統泵浦功率的利用效率。

本發明的技術方案如下：一種具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源，包括自由運轉的準分子激光器，所述準分子激光器設置在由前腔鏡和后腔鏡組成的激光腔內，所述前腔鏡為中心打孔的球面反射鏡，所述后腔鏡為平面反射鏡；自由運轉的準分子激光器作為非相干光源，輸出的放大自發輻射通過前腔鏡的中心孔，獲得高均勻性的光束分布截面，同時，旁軸傳輸的準分子自發輻射在前腔鏡與后腔鏡組成的激光腔內多次反射發生自激振蕩，強度逐步放大直至飽和，利用分布在前腔鏡中心孔以外的旁軸光作為增益控制脈沖對近軸光脈沖的后沿進行壓縮，從而在前腔鏡中心孔處輸出脈沖后沿部分被壓縮、空間分布均勻的放大自發輻射(ASE)光脈沖。

進一步，如上所述的具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源，其中，所述前腔鏡的中心孔為錐形孔，錐形孔的激光入口直徑小于出口直徑。

更進一步，所述錐形孔的激光入口邊沿厚度應小于口徑的1/10，對于通過的放大自發輻射要足夠銳利，可視為光學系統的“刀口”。

更進一步，所述錐形孔的激光入口直徑為6.8mm。

進一步，如上所述的具有脈沖自壓縮特性的無階梯誘導非相干準分子激光光源，其中，所述前腔鏡的光學口徑需與自由運轉的準分子激光器輸出的光束分布截面相匹配，球面曲率半徑應確保振蕩輸出的激光不會再次通過中心孔對自壓縮非相干光脈沖造成干擾。