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高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

刘崇 季来林 朱宝强 林尊琪

高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

刘崇, 季来林, 朱宝强, 林尊琪
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  • 为满足高功率激光装置对终端光学系统的改进要求, 控制3光路透射元件厚度以降低激光损伤风险, 避免3非对称聚焦与色分离元件对靶场调靶产生不利影响, 本文利用非共线相位匹配原理讨论了KDP晶体I类和II类两种和频产生351 nm(3)激光及其远场色分离过程. 模拟结果表明, 室温20 ℃环境中除目前常用的共线和频外, 1053 nm()与526.5 nm(2)激光可选择I类或II类两种非共线和频方式实现高效3激光输出并在激光远场实现色分离, 且具有足够的高效转换失谐角容宽. 计算表明, 与I类和频类似, II类和频也存在一个非临界相位匹配过程, 其匹配方向约为 (3) = 86.53. 可通过增加晶体厚度克服其有效非线性系数较低的缺点, 实现3高效输出, 失谐角容宽可达 20 mrad. 为满足靶场需要, 解决非共线角容宽苛刻带来的调节不便, 并进一步使光路紧凑, 将楔角为12的熔石英楔板置于倍频晶体之后, 与2 激光在熔石英楔板后表面可产生约3.5 mrad分离角. 经非共线和频, 使用薄透镜即可实现聚焦及色分离. 该方案完全满足终端光学系统的改进要求, 可作为可靠的备选方案之一.
      通信作者: 季来林, jsycjll@siom.ac.cn
    [1]

    Wegner P, Auerbach J, Biesiada T, Dixit S, Lawson J, Menapace J, Parham T, Swift D, Whitman P, Williams W 2004 Proc. SPIE 5341 181

    [2]

    Wegner P J, Auerbach J M, Barker C E, Burkhart S C, Couture S A, DeYoreo J J, Hibbard R L, Liou L W, Norton M A, Whitman P K, Hackel L A 1999 Proc. SPIE 3492 392

    [3]

    Dunne M 2012 Update on NIF and NIC

    [4]

    National Ignition Facility User Guide 2012 p47

    [5]

    Parham T G, Azevedo S, Chang J, Conder A, Heestand G, Henesian M, Kegelmeyer L, Liebman J, Manes K, Norton M, Nostrand M, Wegner P, Williams W, Whitman P K, Yang S 2009 LLNL-TR-410955

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    Qiao Z F, Lu X Q, Zhao D F, Zhu B Q 2008 Chin. J. Lasers 39 1328 (in Chinese) [乔战峰, 卢兴强, 赵东峰, 朱宝强 2008 中国激光 39 1328]

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    Shao P, Xia L, Zhao D F, Ju L J, Jiao Z Y 2015 Chin. J. Lasers 42 0408006 (in Chinese) [邵平, 夏 兰, 赵东峰, 居玲洁, 焦兆阳 2015 中国激光 42 0408006]

    [8]

    Chen J, Zheng Y L, An N, Chen X F 2015 Opt. Lett. 40 4484

    [9]

    Bates H E 1971 J. Opt. Soc. Am. 61 904

    [10]

    Bates H E 1973 J. Opt. Soc. Am. 63 146

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-13
  • 修回日期:  2016-05-13
  • 刊出日期:  2016-07-20

高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

  • 1. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 高功率激光物理国家实验室, 上海 201800;
  • 2. 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
  • 通信作者: 季来林, jsycjll@siom.ac.cn

摘要: 为满足高功率激光装置对终端光学系统的改进要求, 控制3光路透射元件厚度以降低激光损伤风险, 避免3非对称聚焦与色分离元件对靶场调靶产生不利影响, 本文利用非共线相位匹配原理讨论了KDP晶体I类和II类两种和频产生351 nm(3)激光及其远场色分离过程. 模拟结果表明, 室温20 ℃环境中除目前常用的共线和频外, 1053 nm()与526.5 nm(2)激光可选择I类或II类两种非共线和频方式实现高效3激光输出并在激光远场实现色分离, 且具有足够的高效转换失谐角容宽. 计算表明, 与I类和频类似, II类和频也存在一个非临界相位匹配过程, 其匹配方向约为 (3) = 86.53. 可通过增加晶体厚度克服其有效非线性系数较低的缺点, 实现3高效输出, 失谐角容宽可达 20 mrad. 为满足靶场需要, 解决非共线角容宽苛刻带来的调节不便, 并进一步使光路紧凑, 将楔角为12的熔石英楔板置于倍频晶体之后, 与2 激光在熔石英楔板后表面可产生约3.5 mrad分离角. 经非共线和频, 使用薄透镜即可实现聚焦及色分离. 该方案完全满足终端光学系统的改进要求, 可作为可靠的备选方案之一.

English Abstract

参考文献 (10)

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