本发明专利技术公开了一种四倍频激光终端光学系统，组成包括：二倍频晶体、基频吸收玻璃、聚焦透镜、真空窗口、四倍频晶体和屏蔽片。本发明专利技术利用了非临界相位匹配技术对光束发散角不敏感的特点，将四倍频晶体放在聚焦透镜后，不仅保证四倍频激光的转换效率不受影响，而且能够减少紫外段光学元件的数量和厚度，缓解紫外段光学元件的严重损伤。该系统输出的二倍频激光与四倍频激光严格共焦，可以提供两种波长激光的混合打靶，并提高基频激光能量的利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高功率激光系统领域，具体涉及一种应用于高功率激光驱动器的高能量四倍频激光终端光学系统。
技术介绍
惯性约束聚变(Inertial Confinement Fus1n, ICF)是实现可控热核聚变的有效途径之一，世界各大国均在积极开展相关研宄。目前已建成和正在建造的有多台大型激光装置用于ICF研宄，例如美国NIF装置，法国LMJ装置，中国神光系列装置等。由于钕玻璃激光具有输出大能量且易于控制的特点，所以大部分装置都基于钕玻璃激光进行设计。为了抑制打革El过程中的激光等离子体不稳定(Laser Plasam Instablity, LPI)问题，需要将钕玻璃近红外激光进行频率转换，变成波长更短的三倍频紫外激光，但是近期的物理实验结果并不如预期理想，仍然存在严重的LPI问题，特别是柱腔靶内环光束，束靶耦合效率低，靶丸对称性差，从而大大影响了物理实验的结果。采用钕玻璃三倍频激光打靶还存在另外一个严重的工程问题，三倍频激光终端光学系统(主要完成频率转换和光束聚焦功能)的紫外段光学元件损伤严重，增加了装置的运行成本，降低了装置的运行效率。实际上，理论和实验都表明进一步缩短激光波长能够有效改善LPI问题，但是如前所述，三倍频激光终端光学系统已面临严重的损伤问题，四倍频激光终端光学系统将会更加严重，本专利技术的提出正是为了解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术针对目前三倍频激光终端光学系统存在的缺陷，提供一种既能够输出高能量四倍频激光，又能够缓解紫外段严重损伤问题的四倍频激光终端光学系统。本专利技术提供的技术方案为:一种四倍频激光终端光学系统，包括:用于发射基频激光的基频光源；二倍频晶体，其设置在所述基频光源的光路下游，将所述基频光源发射的基频激光转换为二倍频激光；聚焦透镜，其设置在所述二倍频晶体的光路下游，将所述二倍频激光聚焦；四倍频晶体，其设置在所述聚焦透镜的光路下游，将聚焦后的所述二倍频激光转换为四倍频激光；以及温控系统，其与所述四倍频晶体连接，控制所述四倍频晶体的温度；其中，所述基频光源发射的基频激光依次通过所述二倍频晶体、所述聚焦透镜和所述四倍频晶体，最终转换为四倍频激光打到靶上。优选的是，所述的四倍频激光终端光学系统中，还包括:用于吸收基频激光的基频吸收玻璃，所述基频吸收玻璃设置在所述二倍晶体的光路下游，且所述基频吸收玻璃位于所述二倍频晶体与所述聚焦透镜之间。优选的是，所述的四倍频激光终端光学系统中，还包括:用于密封打靶真空环境的真空窗口 ；即所述靶处于所述真空环境中，或所述四倍频晶体、所述屏蔽片和所述靶处于真空环境中。优选的是，所述的四倍频激光终端光学系统中，还包括:用于阻挡打靶产生碎片的屏蔽片，所述屏蔽片设置在所述四倍频晶体的光路下游。优选的是，所述的四倍频激光终端光学系统中，所述屏蔽片为平板或楔板，其中楔板为小角度楔形板。优选的是，所述的四倍频激光终端光学系统中，所述基频光源为钕玻璃近红外激光。本专利技术针对目前三倍频激光终端光学系统存在的缺陷，设置了一种四倍频激光终端光学系统。利用非临界相位匹配技术对光束发散角不敏感的特点，将四倍频晶体放在聚焦透镜后，既能够保证四倍频激光转换效率不受影响，提供物理实验更短波长的高能量紫外激光，显著改善ICF物理实验中的LPI问题，又能够减少紫外段光学元件的数量和厚度，大大缓解严重的紫外损伤风险。本专利技术的二倍频激光与四倍频激光严格共焦，可以提供两种波长激光的混合打靶，并提高基频激光能量的利用率。【附图说明】图1为四倍频激光终端光学系统的结构示意图。图2为楔板屏蔽片四倍频激光终端光学系统的结构示意图。图3为二倍频激光终端光学系统的结构示意图【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，一种四倍频激光终端光学系统，包括:基频光源、二倍频晶体1、基频吸收玻璃2、聚焦透镜3、真空窗口 4、四倍频晶体5、屏蔽片6和温控系统。二倍频晶体I位于基频光源的光路下游，聚焦透镜3位于二倍频晶体I的光路下游，四倍频晶体5位于聚焦透镜3的光路下游，基频吸收玻璃2位于二倍频晶体I与聚焦透镜3之间，真空窗口 4位于聚焦透镜3与四倍频晶体5之间，屏蔽片6位于四倍频晶体5的光路下游。二倍频晶体1、基频吸收玻璃2、聚焦透镜3、真空窗口 4、四倍频晶体5和屏蔽片6固定在不同的夹持镜架上，温控系统通过夹持镜架对四倍频晶体5精确控温；真空窗口 4密封打靶要求的真空环境，并将光路所在的气氛环境分为两段，上游为大气，下游为真空，四倍频晶体5和屏蔽片6位于真空窗口 4下游的真空环境。基频光源发射基频激光，该基频激光依次通过二倍频晶体1、基频吸收玻璃2、聚焦透镜3、真空窗口 4、四倍频晶体5和屏蔽片6，最终转换为四倍频激光打靶。其中，基频光源为钕玻璃近红外激光，四倍频晶体5采用部分掺氘DKDP (磷酸二氘钾)晶体。二倍频晶体I用于将基频光源发射的基频激光转换为二倍频激光，基频吸收玻璃2吸收未被二倍频晶体I转换的基频激光，聚焦透镜3将二倍频激光聚焦，真空窗口 4密封打靶要求的真空环境，四倍频晶体5将当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四倍频激光终端光学系统，其特征在于，包括：用于发射基频激光的基频光源；二倍频晶体，其设置在所述基频光源的光路下游，将所述基频光源发射的基频激光转换为二倍频激光；聚焦透镜，其设置在所述二倍频晶体的光路下游，将所述二倍频激光聚焦；四倍频晶体，其设置在所述聚焦透镜的光路下游，将聚焦后的所述二倍频激光转换为四倍频激光；以及温控系统，其与所述四倍频晶体连接，控制所述四倍频晶体的温度；其中，所述基频光源发射的基频激光依次通过所述二倍频晶体、所述聚焦透镜和所述四倍频晶体，打到靶上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李富全，王芳，韩伟，王伟，李平，冯斌，向勇，张小民，魏晓峰，景峰，粟敬钦，赵润昌，周丽丹，王礼权，朱启华，郑奎兴，胡东霞，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51
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