一种主放大器系统包括第一反射器，第一反射器用于通过第一孔径接收输入光并沿着光学路径引导输入光。输入光的特征在于第一偏振。该主放大器系统还包括第一偏振器，第一偏振器用于反射特征在于第一偏振状态的光。该主放大器系统还包括第一组和第二组放大器模块。第一组和第二组放大器模块中的每个放大器模块包括进入窗口、四分之一波片、彼此基本上平行地排列的多个放大器小板条以及退出窗口。该主放大器系统还包括一组面镜和第二偏振器，该组面镜用于反射退出第一组放大器模块的光使之进入第二组放大器模块，第二偏振器用于反射特征在于第二偏振状态的光。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高功率激光系统的多程放大器架构对相关申请的交叉引用本申请要求在2010年3月26日提交的标题为“Multi-pass AmplifierArchitecture for High Power Laser Systems” 的美国临时专利申请号 61/318，136 的优先权，为了所有的目的，其全部公开内容在此通过引用被并入本文中。根据联邦资助的研究和开发作出的专利技术的权利声明由于劳伦斯 利弗莫尔国家实验室(LawrenceLivermore National Laboratory)的运作，按照美国能源部和劳伦斯 利弗莫尔国家安全有限责任公司(Lawrence LivermoreNational Security, LLC)之间的合同号DE-AC52-07NA27344，在本专利技术中美国政府拥有权利。
技术介绍
能源信息机构和目前的联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)做出的情景推断预期到2030年为止全球电力需求将翻倍，从现有的大约2万亿瓦电力(TWe)量增加到4Tffe,并且到2100年为止可达到8-10TWe。他们还预测在未来的30到50年，大量的电力生产的需求将由化石燃料所提供，主要是煤和天然气。目前，煤供应全球电能的41%，并且预计到2030年为止供应全球电能的45%。此外，IPCC最新的报告已经提出了进入大气层的人造二氧化碳排放源在地球的气候方面具有显著的影响的90%可能性。“一切照常”基准场景表明到2050年为止，二氧化碳的排放量可能几乎是现有水平的2. 5倍。当试图稳定和减少大气层中的二氧化碳浓度及减轻随之而来的天气变化时，为满足发达国家和发展中国家的日益增长的能源需求，新技术和替代性的能源比以往任何时候都重要。核能是无碳排放能源，自1950年开始，核能已经成为全球能源生产的重要组成部分，目前占全球电力生产的大约16%，原则上，这个分数是增长的。然而，一些因素使得其长期持续性变得难以满足。所述原因包括核材料扩散的危险和核燃料循环的技术；长寿命的放射性核废料的生成需要深埋在地质储藏库中；对一次性通过开放核燃料循环的目前依赖；以及低成本，低碳的铀矿覆盖区的可用性。只在美国，核反应堆已经产生了多于55，000公吨(MT)的已使用过的核燃料(SNF)。在不远的将来，我们将拥有充足的已使用过的核燃料以填充Yucca山地质废料库到其法定的上限70，000ΜΤ。对于未来的能源产生，聚变是有吸引力的能源选择，正在开发的聚变能源站有两种主要的方法。第一种方法，惯性约束聚变(ICF)使用激光，重离子束，或者脉冲能源以快速地压缩包含氘(D)和氚(T)的容器。随着容器范围的减少，DT气体密度及气体温度增加，DT聚变反应在压缩的容器的中央的小斑点中发起。所述DT聚变反应产生α粒子和14. I兆电子伏特(MeV)中子。从所述斑点的前方聚变，生成显著的能量增益。第二种方法，磁聚变能源(MFE)使用有效的磁场以限制DT等离子体并且生成维持等离子体聚变和生成能量增益所需要的条件。ICF的重要技术正主要地在加利福尼亚州利弗莫尔市的本专利技术代理人劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火设施(NIF)发展。在那里，被设计为实现热核聚变点火和燃烧的基于激光的ICF项目利用I到I. 3MJ的激光能量。预计正常可达10到20MJ的聚变产量。如果聚变技术自身被用于高性价比的能源产生，在中心热点聚变几何形状中预计需要超过200MJ的聚变产量。这样，单纯通过纯ICF能量实现激励经济还有显著的技术挑战。除了 ICF应用之外，还广泛关注用于材料处理、钻孔、切割和焊接、军事应用等的高平均功率激光器的领域。许多在高平均功率下已被证明了的激光器已工作在连续波(CW)模式，但是还关注亦能够产生高平均功率的重复率(rep-rated)脉冲式激光器。
技术实现思路
本专利技术一般地涉及激光系统。更具体地，本专利技术涉及使用三维放大器几何生成高功率激光束的方法和系统。仅作为示例，本专利技术已应用于这样的放大器组件所述放大器组件利用正被放大的束的偏振状态来沿着预定的光学路径引导束通过多个放大器级。在特定的实施例中，在这里说明的三维放大器几何使得能够使用以比最后经放大的束的功率水平 小的功率水平工作的电子光学开关来执行寄生模式的抑制。所述方法和系统可被应用于各种各样的其他激光放大器架构和激光系统。根据本专利技术的实施例,提供了一种主放大器系统。该主放大器系统包括第一反射器，第一反射器用于通过第一孔径接收输入光并沿着光学路径引导输入光。输入光的特征在于第一偏振。该主放大器系统还包括沿着光学路径布置的第一偏振器。第一偏振器用于反射特征在于第一偏振状态的光。该主放大器系统还包括沿着光学路径布置的第一组放大器模块和沿着光学路径布置的第二组放大器模块。第一组放大器模块中的每个放大器模块包括进入窗口、四分之一波片、彼此基本上平行地排列的多个放大器小板条(Slablet)以及退出窗口。第二组放大器模块中的每个放大器模块包括进入窗口、四分之一波片、彼此基本上平行地排列的多个放大器小板条以及退出窗口。该主放大器系统还包括一组面镜(mirror)以及沿着光学路径布置的第二偏振器，该组面镜用于反射退出第一组放大器模块的光使之进入第二组放大器模块。第二偏振器用于反射特征在于第二偏振状态的光。该主放大器系统还包括沿着光学路径布置并且用于引导光通过第二孔径的第二反射器。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种放大输入脉冲的方法。该方法包括通过第一孔径、沿着放大器系统的束线接收具有第一偏振状态的输入脉冲，从输入镜反射输入脉冲，并且作为输入脉冲具有第一偏振状态的结果而从第一偏振器反射输入脉冲。该方法还包括将第一偏振状态转换成第一中间偏振状态，放大输入脉冲以提供具有第一中间偏振状态的放大脉冲，并且将具有第一中间偏振状态的放大脉冲转换成具有第二偏振状态的放大脉冲。该方法还包括作为放大脉冲具有第二偏振状态的结果而使放大脉冲通过第一偏振器，并且作为放大脉冲具有第二偏振状态的结果而使放大脉冲通过第二偏振器。该方法还包括将第二偏振状态转换成第二中间偏振状态，对放大脉冲进行放大以提供具有第二中间偏振状态的输出脉冲，并且将第二中间偏振状态转换成第一偏振状态。此外，该方法包括作为输出脉冲具有第一偏振状态的结果而从第二偏振器反射输出脉冲，从输出镜反射放大脉冲，并且沿着放大器系统的束线引导具有第一偏振状态的输出脉冲通过第二孔径。本专利技术的实施例组合了从具有四倍式架构的激光器中的四程能量提取的效率以提供新的重复率激光系统架构。此处说明的设计减少或消除了对高平均功率光学开关的需求，因为高能量激光系统中的各个束线按照每秒很多个多千焦脉冲被比例缩放，同时保持激光提取效率并且增强激光系统紧凑性。与传统的技术相比，本专利技术获得了许多益处。例如，本专利技术的实施例提供了有助于激光惯性裂变引擎(LIFE)应用并且有助于为产生超短的激光脉冲而泵浦各种激光介质的激光系统，所述LIFE应用包括纯裂变LIFE引擎、脉冲平均功率激光器的其他用户。此外，本专利技术的实施例提供了以所存储的能量、具有使用传统设计不可获得的性能特性的高平均功率工作模式工作的激光系统的架构。本专利技术的实施例使得能够四程放大四倍之一内的束，而不必要使用大孔径光学开关。此外，本专利技术的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·雷涅·马内什，玛丽·路易斯·斯佩思，阿尔文·C·埃兰德松，
申请(专利权)人：劳伦斯·利弗莫尔国家安全有限责任公司，
类型：
国别省市：
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