The invention discloses a method for improving the accuracy of temperature active tracking compensation in laser frequency doubling system. The optimal matching angle of frequency doubling crystal is set for a certain temperature, and the temperature fluctuation in the external environment will cause the mismatch of the matching angle of the crystal, and the frequency doubling efficiency will decrease. Based on the method of real-time temperature detection and dynamic angle adjustment of frequency doubling crystal, the method of crystal temperature detection, the law of crystal matching angle changing with temperature and angle adjusting mechanism are optimized, and an accurate temperature active tracking compensation technology of laser frequency doubling system is established. The invention improves the control accuracy of the optimal crystal matching angle of the technology, and lays a foundation for high efficiency and stable output of large aperture and high power laser.
【技术实现步骤摘要】
提高激光倍频系统温度主动跟随补偿精度的方法
本专利技术属于高功率激光倍频领域,具体涉及一种提高激光倍频系统温度主动跟随补偿精度的方法。
技术介绍
高功率固体激光装置能输出兆焦耳级(MJ,1MJ=106J)的激光能量,拍瓦(PW,1PW=1015W)甚至艾瓦级(EW,1EW=1018W)的激光功率,如此高能量、高功率密度能够在实验室中产生超强的电磁场和压强等极端物态条件,为高能量密度科学、强场物理、实验室天体物理等领域的研究提供条件,特别是近几十年来发展起来的惯性约束聚变研究,得到了世界各大国的重点关注,代表性的大型激光装置为美国NIF装置。激光倍频系统可以将基频红外光转换为不同短波长激光,满足各领域的实验需求。高功率激光倍频材料普遍采用光学性能优良且易获得大口径的非线性光学晶体。倍频过程中晶体的最佳匹配角是针对某一温度设定,外界环境的温度波动将引起晶体匹配角失谐,倍频效率下降,这严重制约了高功率激光的高效、稳定输出。为此,高功率激光装置通常将倍频晶体置于温控系统中以保证倍频角度匹配、输出效率稳定。但是该技术路线对于大口径倍频晶体适用性较差,这主要是因为温控系统热源通常分布在晶体周边,晶体温度将从边缘向中心梯度变化,大口径倍频晶体通光面的温度均匀性难以保证,导致倍频效率空间分布的不均匀,另外,温控系统带来倍频系统复杂、成本高的问题。针温控路线的弊端,有研究人员提出了在激光脉冲发射前基于倍频晶体温度变化主动调节匹配角度的思路来解决环境温度变化对倍频效率的影响,并在大口径高功率激光装置中得到了初步验证,倍频效率稳定性控制精度达到5%(赵润昌、李平、李海等,晶体角 ...
【技术保护点】
1.一种提高激光倍频系统温度主动跟随补偿精度的方法,其特征在于,倍频晶体最佳匹配角随温度的变化规律的测量系统包括依次设置的基频光束、激光倍频系统、目标光束、聚焦透镜、滤光片、衰减片及CCD相机;其中,基频光束经过激光倍频系统获得目标光束,目标光经过聚焦透镜、滤光片、衰减片后进入CCD相机;所述激光倍频系统是由一块或多块倍频晶体级联组成的二倍频、三倍频、四倍频及五倍频激光输出系统;倍频晶体最佳匹配角随温度变化规律的测量步骤包括:步骤一、确定倍频晶体温度的变化区间T0~T1,在T0~T1之间等间距选取至少3个温度测量点,利用激光装置的高重频激光脉冲开展测量;步骤二、在某温度测量点调节各块倍频晶体角度直至CCD相机上观察到较强的目标光束光斑,此时各倍频晶体位置均设为零位;步骤三、测量目标光束光斑灰度随晶体敏感轴失谐角度的变化规律,通过曲线拟合获得倍频晶体的最佳匹配角度θ;步骤四、重复步骤三直至获得所有温度测量点下的倍频晶体最佳匹配角度;步骤五、绘制温度和最佳匹配角的关系曲线,通过曲线拟合获得θ(T)函数。
【技术特征摘要】
1.一种提高激光倍频系统温度主动跟随补偿精度的方法,其特征在于,倍频晶体最佳匹配角随温度的变化规律的测量系统包括依次设置的基频光束、激光倍频系统、目标光束、聚焦透镜、滤光片、衰减片及CCD相机;其中,基频光束经过激光倍频系统获得目标光束,目标光经过聚焦透镜、滤光片、衰减片后进入CCD相机;所述激光倍频系统是由一块或多块倍频晶体级联组成的二倍频、三倍频、四倍频及五倍频激光输出系统;倍频晶体最佳匹配角随温度变化规律的测量步骤包括:步骤一、确定倍频晶体温度的变化区间T0~T1,在T0~T1之间等间距选取至少3个温度测量点,利用激光装置的高重频激光脉冲开展测量;步骤二、在某温度测量点调节各块倍频晶体角度直至CCD相机上观察到较强的目标光束光斑,此时各倍频晶体位置均设为零位;步骤三、测量目标光束光斑灰度随晶体敏感轴失谐角度的变化规律,通过曲线拟合获得倍频晶体的最佳匹配角度θ;步骤四、重复步骤三直至获得所有温度测量点下的倍频晶体最佳匹配角度;步骤五、绘制温度和最佳匹配角的关系曲线,通过曲线拟合获得θ(T)函数。2.如权利要求1所述的提高激光倍频系统温度主动跟随补偿精度的方法,其特征在于,所述倍频晶体包括KDP、...
【专利技术属性】
技术研发人员:柴向旭,冯斌,李平,朱德燕,朱启华,王礼权,敬域堃,郑奎兴,王冠中,粟敬钦,王芳,
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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