高能全固态激光光束控制技术

• 作 者: 唐淳;向汝建;高清松;胡浩;蔡震;潘旭东;何忠武;颜宏;
• 机 构: 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
• 出 处: 第10届全国光电技术学术交流会
• 发表日期: 2012年期

　　本文针对高能固体激光光束质量控制及激光功率相干合成需要，对板条MOPA高能固体激光输出波前特性进行了数值模拟分析及实验研究，得到了波前畸变的像差构成及变化规律。研究结果表明，在板条MOPA系统热稳定后，输出光束波前畸变和近场强度分布是稳定的，波前畸变时间频率主要集中在10Hz以内，板条宽度方向的像差空间分布存在局部大梯度变化。依据输出激光的波前参数及特性，设计并研制了一套波前畸变主动闭环控制校正系统。高空间分辨率变形镜是该系统的核心部件，通过采用主动冷却技术，解决了变形镜在长时间强光辐射下的镜面温升和形变问题。在设计的工作条件下，变形镜镜面形变小于1μm，变形镜可用动态范围±4μm，镜面铰链值10％～25％。提出并采用波前过采样探测与变形镜闭环控制方法，实现了对板条MOPA激光波前畸变的准确测量及长时间稳定闭环控制。开展了不同功率条件下，板条MOPA高能固体激光的相位特性实验研究。通过对输出激光相位功率谱、积分谱及结构函数的分析，得到了板条高能固体激光相位噪声强度及变化规律。实验结果表明，不同激光功率下的相位噪声强度基本相同，激光功率增加不会引入强的相位噪声，但相位噪声的变化加快，因此需要更高的闭环带宽实现高功率下的相位闭环控制。对应实验系统的最高激光功率，相位闭环带宽至少大于2.5kHz。利用外差法开着了板条激光相干合成实验研究，得到了一些规律性的认识。采用大模体积非稳腔设计，开展了非稳腔模式控制技术实验研究。非稳腔放大率M=1.7，腔内采用4个面泵浦片状激光增益模块串接放大，在泵浦脉宽300μs，重复频率500Hz条件下，实现了平均功率10.4kW，初始光束质量(β)5.84倍衍射极限的非稳腔激光输出。