一种具有多打靶模式的CPA激光系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有多打靶模式的CPA激光系统，包括振荡器、展宽系统、放大系统和压缩系统，所述振荡器产生的主光依次经所述展宽系统、所述放大系统和所述压缩系统进入靶区；所述放大系统包括：第一泵浦、KHz放大器、普克尔盒、第二泵浦、多通放大器和开关组件；所述第一泵浦用于泵浦所述KHz放大器，所述第二泵浦用于泵浦所述多通放大器；所述开关组件包括第一开关和第二开关组，所述第一开关设置在所述普克尔盒和所述多通放大器之间；所述第二开关组包括高能量高阈值开关和低能量低阈值开关，设置在所述多通放大器和所述压缩系统之间；其中，通过控制所述第一开关的开闭状态和所述第二开关组中各个开关的开闭状态，实现多种不同的打靶模式。的打靶模式。的打靶模式。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多打靶模式的CPA激光系统


[0001]本专利技术涉及激光器
，特别涉及一种具有多打靶模式的CPA激光系统。

技术介绍

[0002]自啁啾激光脉冲放大(CPA)提出后，激光器的峰值功率飞跃发展，激光脉冲峰值功率可达数PW(10
15
W)，激光光强可达10
22
W/cm2。这类强场激光被广泛应用于激光与靶的相互作用中。根据应用要求，对激光的重频要求也越来越高，目前已有重频为1
‑
10Hz的PW激光系统。这样1
‑
10Hz的系统在应用时常常有这样几种应用需求：1、调试模式，即在激光打靶之前，需要低能激光在靶区进行调试准备；2、单发模式，即在高能激光运转时，靶区需要根据需求将脉冲逐一的送到靶区，每打一发需对每一发打靶数据分析，然后进行调整，然后开展下一发实验；3、高重频模式，即在高能激光运转时，靶区已经过调试过程，获得打靶参数，无需对每发打靶结果分析，只需要每发激光都与靶作用，这种模式通常针对气体靶；4、中重频模式，即在高能激光运转时，靶区已经过调试过程，获得打靶参数，需要每发激光都与靶作用，但是靶准备需要时间，靶的准备频率大概在0.1
‑
0.5Hz之间，因此需要部分激光周期性传输到靶区。
[0003]常见的CPA技术如图1所示，一个振荡器产生超短脉冲(脉冲宽度通常为皮秒或飞秒量级)作为种子源，经过展宽系统对脉冲进行时间展宽后获得长脉冲(脉宽长度几十皮秒到纳秒量级，具体展宽后的脉宽长度取决于最终需要放大的能量)，利用放大系统对已经展宽的长脉冲进行能量放大获得高能量脉冲，高能量的激光脉冲最后通过压缩系统将脉冲的时间尺度压缩到最小(回到种子源的脉宽量级)从而获得高峰值功率的强场激光脉冲。对于脉宽为25fs的百TW量级的激光，需要将种子脉冲放大到几个焦耳，然而常用的种子脉冲能量通常为nJ量级，一个放大器无法实现激光能量的放大，通常是利用多个放大器将激光逐步放大，对于PW激光亦是如此，需要多个放大器实现激光能量放大。
[0004]种子源首先通过一个KHz激光器放大到mJ量级，然后利用普克尔盒将KHz激光脉冲频率降低为Hz量级，再利用多个多通放大器进一步对激光脉冲能量放大。考虑到激光脉冲的损伤能量，激光能量越高，光斑尺寸越大，所以，如果在KHz放大后加入开关可实现单发，并且开关的口径也较小，但是后面的多通放大没有种子光将泵浦能量萃取，激光器的热效应等将和激光器在按一定重复频率是不同的，此时单发运转激光将损害激光的稳定性。此外，在中重频打靶应用中，如果在前端加入开关，开关关闭后，后面的高能量放大器将有ASE，强烈的ASE可能直接破坏某些靶体。针对这一问题，已有双开关技术解决了单发运转问题，但是针对中重频模式，以及多种模式并存的开关方案还未有。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有多打靶模式的CPA激光系统，具有多种打靶模式，针对强场激光打靶应用，解决遮挡激光与放出激光的问题。
[0006]具体技术方案如下：一种具有多打靶模式的CPA激光系统，包括振荡器、展宽系统、
放大系统和压缩系统，所述振荡器产生的主光依次经所述展宽系统、所述放大系统和所述压缩系统进入靶区；
[0007]所述放大系统包括：第一泵浦、KHz放大器、普克尔盒、第二泵浦、多通放大器和开关组件；所述第一泵浦用于泵浦所述KHz放大器，所述第二泵浦用于泵浦所述多通放大器；
[0008]所述开关组件包括第一开关和第二开关组，所述第一开关设置在所述普克尔盒和所述多通放大器之间；所述第二开关组包括高能量高阈值开关和低能量低阈值开关，设置在所述多通放大器和所述压缩系统之间；
[0009]其中，通过控制所述第一开关的开闭状态和所述第二开关组中各个开关的开闭状态，实现多种不同的打靶模式。
[0010]优选的，所述打靶模式包括四种：低能调试模式、高重频模式、中重频模式和单发模式。
[0011]优选的，当所述激光系统处于低能调试模式时，所述第一开关和所述第二开关组同时打开；
[0012]当所述激光系统处于高重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述高能量高阈值开关受控开闭，所述低能量低阈值开关常开；
[0013]当所述激光系统处于中重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述低能量低阈值开关受控开闭，所述高能量高阈值开关常开；
[0014]当所述激光系统处于单发模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述高能量高阈值开关受控开闭，所述低能量低阈值开关常开。
[0015]优选的，所述激光系统处于低能调试模式时，所述第一开关和所述第二开关组同时打开；
[0016]所述主光经所述KHz放大器和所述普克尔盒后主光重复频率降低，然后经所述第一开关后、所述多通放大器和所述第二开关组后进入压缩系统，主光最终以低能量脉冲串模式进入靶区，用于调试。
[0017]优选的，所述激光系统处于高重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中高能量高阈值开关受控开闭，所述第二开关组中低能量低阈值开关常开；
[0018]所述主光处于高能量状态，当靶区需要高重频激光打靶时，所述第二开关组中高能量高阈值开关先打开，间隔0.1s后所述第一开关打开，主光最终以高重频模式进入靶区；
[0019]当靶区结束打靶时，所述第一开关先关闭，间隔0.1s后关闭所述第二开关组中高能量高阈值开关。
[0020]优选的，所述激光系统处于中重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中低能量低阈值开关受控开闭，所述第二开关组中高能量高阈值开关常开；
[0021]所述主光处于高能量状态，当靶区需要中重频激光打靶时：
[0022]所述第一开关和所述第二开关组中低能量低阈值开关按照预设周期同时打开或关闭；
[0023]所述第一开关和所述第二开关组中低能量低阈值开关同时打开，主光以中重频模式进入靶区；
[0024]所述第一开关和所述第二开关组中低能量低阈值开关同时关闭，无主光进入靶区。
[0025]优选的，所述低能量低阈值开关用于在所述主光需要进入靶区时打开，在所述主光不需要进入靶区时关闭，以保障打靶模式为中重频模式。
[0026]优选的，所述激光系统处于单发模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中高能量高阈值开关受控开闭，所述第二开关组中低能量低阈值开关常开；
[0027]当靶区需要单发模式打靶时，控制所述第一开关和所述第二开关组中高能量高阈值开关开闭，使主光每次仅有一个激光脉冲通过所述第一开关和所述第二开关组中高能量高阈值开关，主光以单发模式进入靶区。
[0028]优选的，所述第一开关完成一次开闭时间小于100ms；
[0029]所述第二开关组中的高能量高阈值开关完成一次开闭时间大于1s且小于2s；
[0030]所述第二开关组中的低能量低阈值开关完成一次开闭时间小于100ms。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多打靶模式的CPA激光系统，其特征在于，包括振荡器、展宽系统、放大系统和压缩系统，所述振荡器产生的主光依次经所述展宽系统、所述放大系统和所述压缩系统进入靶区；所述放大系统包括：第一泵浦、KHz放大器、普克尔盒、第二泵浦、多通放大器和开关组件；所述第一泵浦用于泵浦所述KHz放大器，所述第二泵浦用于泵浦所述多通放大器；所述开关组件包括第一开关和第二开关组，所述第一开关设置在所述普克尔盒和所述多通放大器之间；所述第二开关组包括高能量高阈值开关和低能量低阈值开关，设置在所述多通放大器和所述压缩系统之间；其中，通过控制所述第一开关的开闭状态和所述第二开关组中各个开关的开闭状态，实现多种不同的打靶模式。2.根据权利要求1所述的具有多打靶模式的CPA激光系统，其特征在于，所述打靶模式包括四种：低能调试模式、高重频模式、中重频模式和单发模式。3.根据权利要求2所述的具有多打靶模式的CPA激光系统，其特征在于，当所述激光系统处于低能调试模式时，所述第一开关和所述第二开关组同时打开；当所述激光系统处于高重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述高能量高阈值开关受控开闭，所述低能量低阈值开关常开；当所述激光系统处于中重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述低能量低阈值开关受控开闭，所述高能量高阈值开关常开；当所述激光系统处于单发模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中的所述高能量高阈值开关受控开闭，所述低能量低阈值开关常开。4.根据权利要求2所述的具有多打靶模式的CPA激光系统，其特征在于，所述激光系统处于低能调试模式时，所述第一开关和所述第二开关组同时打开；所述主光经所述KHz放大器和所述普克尔盒后主光重复频率降低，然后经所述第一开关后、所述多通放大器和所述第二开关组后进入压缩系统，主光最终以低能量脉冲串模式进入靶区，用于调试。5.根据权利要求2所述的具有多打靶模式的CPA激光系统，其特征在于，所述激光系统处于高重频模式时，所述第一开关受控开闭，所述第二开关组中高能量高阈值开关受控开闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国辉，
申请(专利权)人：北京锐德康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：