[發明專利]一種啁啾脈沖放大激光隔離打靶回光的裝置及其實現方法

在審

• 申請號: 202011294672.X
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112271533A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 趙研英;耿易星;顏學慶;吳旻劍;肖超凡
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/063;H01S3/13
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種產生啁啾脈沖放大CPA激光隔離打靶回光的裝置，CPA系統依次包括種子源、展寬器、放大器組和壓縮器；其中，放大器組包括前級放大器組、前級擴束系統、第一級放大器和第二級放大器，以及第一級擴束系統和第二級擴束系統，前級放大器組包含m個放大器，m為≥0的自然數；種子源經過展寬器對脈沖進行時間展寬后獲得長激光脈沖；再進入放大器組，依次經過前級放大器和前級擴束系統后，經第一級放大器放大能量，放大后的能量為A，通過第一級擴束系統將光斑的直徑由a擴大到b，再進入第二級放大器放大能量，放大后的能量為B，且B＞2A，獲得高能量激光脈沖；再經過第二級擴束系統將光斑的直徑由b擴大到c后，進入壓縮器壓縮脈沖寬度，壓縮器的壓縮效率為X，壓縮后輸出的能量為XB，并且X²B＞A，經壓縮后的激光傳輸到靶區進行打靶；打靶處將有回光沿傳輸路徑原路返回到激光器中，能量的單位為焦耳，直徑的單位為厘米，其特征在于，所述產生啁啾脈沖放大激光隔離打靶回光的裝置為在第二級放大器之前放置隔離器；其中，第一級擴束系統包括一個子擴束系統，或者第一級擴束系統包括多個子擴束系統；

對于第一級擴束系統包括一個子擴束系統，則隔離器放置在第一級擴束系統與第二級放大器之間；當入射主光經第二放大器后，能量放大到B，此時的能流密度不會損傷光路中所有光學元件，當返回光到達隔離器時，能量為X²B，此時能流密度所以也不會損傷光路中所有光學元件；隔離器中的光學元件損傷閾值同放大器組中的光學元件損傷閾值相同，將隔離器置入第二級放大器之前，能流密度低于第二級放大器后的能流密度，不會將隔離器打壞，并且隔離器保證100％回光隔離；

對于第一級擴束系統包括N個子擴束系統，N為≥2的自然數，則隔離器放置在第一級擴束系統的第i子擴束系統與第i+1子擴束系統之間，1≤i≤N-1；第一級擴束系統的第i子擴束系統將入射主光的光斑擴束到b₁，再經過第一級擴束系統的第i+1子系統擴束到b，其中b₁＜b；b₁滿足條件：其中T為隔離器的損傷閾值，單位為J/cm²，當返回光到達隔離器時，經第i+1子擴束系統將最高返回光的能量X²B縮束到能流密度為小于隔離器的損傷閾值T；將隔離器放置于第一級擴束系統的兩個子擴束系統之間，這里的光斑相對于第一擴束系統的第i子擴束系統之前的光斑較大，能流密度低，不會將隔離器打壞；同時光斑尺寸相對b來說，相對較小，從而能夠降低隔離器的尺寸，造價進一步降低；這樣兩級放大既保證了隔離器的安全，又減小了隔離器的購置費用，并且隔離器放置在此處保證100％回光隔離。

2.如權利要求1所述的產生啁啾脈沖放大CPA激光隔離打靶回光的裝置，其特征在于，所述隔離器沿激光傳輸方向依次包括：第一格蘭棱鏡、法拉第旋轉器、波片和第二格蘭棱鏡；其中，在入射主光傳輸方向，由于法拉第旋轉器和波片的作用，輸入激光和輸出激光偏振垂直，入射主光能不改變傳輸方向繼續往前傳輸；在返回光傳輸方向，輸入激光和輸出激光的偏振相同，格蘭棱鏡將返回光反射出主光路。

3.如權利要求2所述的產生啁啾脈沖放大CPA激光隔離打靶回光的裝置，其特征在于，還包括能量計，所述能量計放置在返回光的出口處，測量返回光的能量。

4.如權利要求1所述的產生啁啾脈沖放大CPA激光隔離打靶回光的裝置，其特征在于，每個子擴束系統由一個正透鏡和一個負透鏡組成。

5.如權利要求1所述的產生啁啾脈沖放大CPA激光隔離打靶回光的裝置，其特征在于，所述壓縮器的壓縮效率X＜0.7。