高功率激光的三倍频高效转换实验

高功率激光的三倍频高效转换实验 tals.withthepoladzation—mismatchscheme.in~70mm outputofXingguanglaserfacility.Whentheinputintensitytodoublerabout ow/cnR,themaximum~ternal~ocrgy~onversione~ciencyweobtainedforsecond harmonicconversionis76.9%,forthirdharmonicconvcrslOUis66.8%.Thestability andreproducibilityofthe~onwrsionarcverygood.Experimentsalsoareperformed forsorncmain鱼ctorswhicha如吐thirdharmonicoonvccsione砸咖. KEYWORDSthirdhannonicconversion.highpower1ascr. 1实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 . 在ICF实验中,短波长激光打靶能够提高靶等离子体对激光能量的 吸收,提高x 光转换效率,并抑制超热电子的产生【11.LLNL实验室已成功地实现 了1.054#m激光 ,高效率 的三次谐波转换,并用于物理实验,取得了很好的结果】.现在 的三倍频已成 为ICF驱动器必不可少的关键技术,国内在这方面距ICF实验的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 还相差很远[3】,为 满足ICF实验,在.星光装置~~70mm输出光路上进行了三倍频实验. 实现三倍频一般是利用两块非线性的KDP晶体,通过第一块的倍频作用和第二块 的和频作用两步来完成.具体方案有以下三种…(图I): (1)角度失谐方案(图la).采用常规的?类匹配KDP晶体,入射的基波频率上有 相同的e光子和O光子,通过适当选择A0(偏离相位匹配角的方向角)和倍频晶体的 长度,使每三个入射光子中的两个输出混合形成一个e方向上的2co光子,剩余的基波 光?在e,O方向上产生具有相同振幅的两个线性极化量.但是由于倍频器的双折射. 将引起一个相对舯相位差.这个相位差可以通过温度调谐倍频器消除.或是将剩余的基 频光通过一个特殊的渡片(此波片既是l?的l/4波片.又是2co的全波片).利用第二 块波片将?与2c0电矢量正交入射到?类三倍频晶体上.如果使用I类KDP晶体倍频, t994年6月6B收到原稿,t995年3胃29日收到任改稿 4I8强激光与粒子柬第7卷 doubl~doubl~ c.polarization—bypass Fig.1TheethirdharmonicgeneratedSchult’xt~s 图I用KDP晶体实现三倍频的三种方案 将不需要这些波片,但角度失配的灵敏度将增大约2,3倍. (2)偏振失配方案(图lb).人射的基波电矢量线偏振方向与O方向成口=tan.. (1/2)一1,2?35.3这就保证了对每个输人的e光子伴有两个0光子适当地选择倍 频晶体的长度,将一个0光子与一个e光子结合产生一个2?的e光子,在未转换的? 上剩下一个0光子,然后再直接输人到?类匹配三倍频器,这样,省去了中间的光学元 件.剩余基波的e光子通过三倍频,并对和频过程不会产生影响. (3)偏振旁路方案(图1c).除使用I类匹配晶体倍频外,其余与偏振失配方案 一 致.在这种方案中,基波光的e光子直接穿过倍频器,对于固有的发散角,选择适当 的倍频晶体长度,使基波中的0光子尽可能的完全转换成二次谐波.这种方案特别适用 于晶体在9O.相位匹配角上温度调谐的使用,这种调谐的晶体角度失配的灵敏度比角度调 谐的I类匹配的KDP晶体低,其输出可以直接进人I类匹配三倍频晶体中.如果利用一 个特殊的波片使l?和2~o的电矢量正交的话,其输出也能进人?类匹配的三倍频晶体 中进行三倍频. 以上备方案都是为了使输出的倍频转换效率为一恒定值,即使.=67%,以利于最 佳的和频作用.相比之下,我们选择调整精度要求较低的.偏振失配方案,在星光 激光装置~70mm输出端,利用两套独立的可进行三维调整的机构,对两块?类匹配 的KDP晶体分别进行调整,研究了偏振失配系统的二,三倍频转换特性和影响三倍 频转换的几个主要因素,KDP晶体的长度根据计算和.星光装置常规运行指标确定 为L=Lc=l4ram. 2实验装置 .星光装置~70mm输出激光束主要参数为波长=1.054~m,脉宽t.Ins,发散 角日<10DL,输出能量E?50J,常规运行功率密度为0.5,1.5GW/cm. 根据星光装置的倍频实验结果】,两晶体密封在充满折射率匹配液 (FG一35)的 晶体盒内,两晶体盒分别安装在高精度三维调整机构上,且两调整机构同心,由计算 机控制小爬虫完成.调整精度为xy<1/步(最高可达0-0l/步),=<0.1./步,实验 第3期郑万国等:高功率激光的三倍领高效转换实骑 光路排布如图2所示 实验中利用一台Nd:YLF激光器作 为晶体准直光源,配合晶体调整机构,对 两晶体分别进行调整,采用多波长激光分 离膜对三种波长激光进行分离,用四台 Appolo能量卡计分别测量入射基频光能 量E.,三倍频光能量E,剩余二倍频光 能量E和剩余基频光能量E定义三 倍频外部能量转换效率THG=E,/,内部能量转换效率G=E/(E+E+E) 二倍频时,相应为r/sHG=E2/E,G=E/(Ek+E). 3实验结果与 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 我们首先用单块晶体做了=45.和35.两种分别适用于二倍频及三倍频转换最佳偏 振状态下的二次谐波转换实验,如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 所示.很显然,45.下的sHG(G)比35. 下高,H6比?.高,且三倍频的 HG比二倍频低这是由于三倍频后 窗对1.054tim光不增透的结果;对于 二倍频,实验获得了在日=35.和8一 45.下的特性曲线,如图3所示,与理 论计算的结果一致在8=45.下,当 J?1GW/cm时,最大sHG?76.9%, 表1二倍频器与三倍频嚣的二倍频转换效率 Table1SHGeffidencyfordoublerandtrler 在8=35.下,当J?0.7ow/cm时,r/s~o>60%.可见,要想获得好的三倍频转换, 需J.?07GW/cm,以使二倍频转换达到较理想水平. 在人射基波光功率密度J.?0.9GW/cm时,实验测得三倍频调谐曲线如图4,其中 THG为.随三倍额的失谐角A0变化曲线,SHG为THG随二倍频的失谐角A0J变 化曲线.由图可知其调谐半宽度分别为:日FM(. )?0.7mrad,日FwHM)?1.4mrad即 三倍频调谐半宽度约为二倍频调谐半宽度的l/2,这与理论相符.同时实验还获得该系 统三倍频特性曲线如图5所示.当J?0.9Gw/cm时,实验获得最高三倍额外部能量 转换效率为66.9%,内部转换效率大于70% 实验还研究了影响三倍频转换效率的几个主要因素: (1)偏振方向的影响(即8的影响).实验获得?G随偏振角日变化的曲线见图6, 由图可知,G最高处与我们调整位置(图中35.3.处)相差:A0.?36.35.3.=0.7. <l即说明晶体z轴调整在1.以内. (2)激光束的退偏度的影响.实验通过晶体前面加和不加偏振片测得三倍额转换效 率的变化,可以得知有偏振片下的.比没有偏振片下的.约大l0%这与星光 装置曲70ram末级棒对激光束的退偏度约l0%相一致激光ntensity 图4三倍频调谐曲线图5三倍频特性曲线 是通过影响叩肿来影响叩THo的.定义叩:=E/(E+E知+E),叩=E?(E+E轴+ E).取有无偏振片下调谐曲线有关数据,绘得图7(),To曲线.无偏振片时, :约为25%,变化不大,当THG增加时,;很快下降:而有偏振片时,:和;随 .增加都明显变化,其衰减比为(45%一9%),(38%一20%)?2:1与混频比一 致原因就是退偏的部分不参与倍频和频作用,甚至起破坏作用,使得 snG变低, 从而影响THG. polarizationangle O Fig.6??changewith日, 图6三倍额转换教卓髓偏振角的变化 Fig.7Remainedlightrate;(:)5third harmoniceonve~ion 图7三倍朔鼓卓与剩余?.,2.光的关系 另外,实验还发现,激光脉冲时间波形的调制(或光滑)程度也影响HG,对相同宽 度的时间脉冲,调制减小.HG越高;在实验过程中,折射率匹配液的超泡严重影响三 倍频转换效率,匹配液的选取应以粘度低,折射率适当的匹配液为好. 实验中,我们对该系统工作的重复性和稳定性进行了考核,发现当激光束输出参数 基本一致时,三倍频转换效率一定,起伏?5%.且当L?0.7GW/cm时,很容易实 现THG?60%的稳定的3o)光输出. 致谢KDP晶体由山东大学晶体所提供.参加车工作的还有张建波,赵春茁,李冬梅等 第3期郏万国普:高功率激光的三倍颇高教转换实验421 参考文献 1CraxtonRSeta1.Highefficiency~equencytriplingschemesforhigh—pow erNd:Glass.IEEE J,1981,QE一17:1771 2WegerPJeta1.Harmonicconversionoflarge—aperture1.054~mlaserbea msfor inertial—confinementfusionresearch,AppliedOptics,1992.31(30) 3蔡希洁等.光学,1986.6(12):1908 4魏晓峰等.强激光与粒子柬,1991.3(1J EXPERIMENTOFHIGHEFFICIENpsuleshavebeenrecognizedforsometime. itcanincreasetheefficientabsorptionoflaserenergyandr~u00hotelectronsoffuelbeing preheating.Wehavemadethirdharmonicconversionexperiments0nXingguanglaserfacility. Thepolarization—mismatchschemewithtWO~8omm×14rampotassium KDPcrystalsis adopted.Inexperiment,wesdectedd~ignscheme.optimizedcrystalslengthbytheory calculationandbuiltupathreedimentionrackforcrystalsatfirst,thenconversethe f0undmentalwave.Wheninputf0undracntalwaveintensitytothefirstcrystalismorothan O.7GW/bin,externalthirdharmonicconversionenergyefficiencyisabout60%.secondharmonic conversionisabout70%,themaxilnumis66.8%forthirdharmonicand76.8%for second-harmonic.Somefactorsofrectedthirdharmonicconversionhavebeenresearched. BasingO11al】 Oftheseresults.wecangethigheffciencyandhighstabilitythird—harmonic 00riversion.