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紫外激光器

角多路技術在準分子激光放大器中的應用

星之球激光 來源:與(yu) 非網2011-12-20 我要評論(0 )   

對於(yu) 準分子激光放大器,由於(yu) 激活介質的上能態儲(chu) 能時間很短,必須連續補充瞬態儲(chu) 能(Em)才能獲得高能輸出,即E=EmT/t,其中T是增益時間,t是增益恢複時間。對於(yu) 電子束泵浦...

對於(yu) 準分子激光放大器,由於(yu) 激活介質的上能態儲(chu) 能時間很短,必須連續補充瞬態儲(chu) 能(Em)才能獲得高能輸出,即E=EmT/t,其中T是增益時間,t是增益恢複時間。對於(yu) 電子束泵浦的準分子激光放大器,增益時間可以長達200ns,T/t≈100,這意味著對於(yu) 單個(ge) 要放大的短脈衝(chong) ,隻能提取出很小一部分能量。為(wei) 了持續提取出放大器中的儲(chu) 能,通常使用光學多路編碼技術。

光學多路編碼技術使用脈衝(chong) 串來提取放大器中的能量,並使得每個(ge) 脈衝(chong) 通過放大器時都工作在最佳狀態。要放大的短脈衝(chong) 通過分束得到多個(ge) 脈衝(chong) ,再通過適當的編碼器得到一個(ge) 脈衝(chong) 串,脈衝(chong) 之間的間隔一般與(yu) 放大器增益恢複時間相同。短脈衝(chong) 信號放大之後,經過與(yu) 編碼器相反的解碼器,將脈衝(chong) 串再合成為(wei) 一個(ge) 單獨的短脈衝(chong) ,如圖1(a)所示。對於(yu) 在ns量級以上的短脈衝(chong) 信號,脈衝(chong) 之間重合精度可以控製在幾十ps,即各路之間的光程差在cm量級。對於(yu) 快點火過程要求使用的超短脈衝(chong) 或者激波點火要求的整形脈衝(chong) 中有特別的尖峰結構,就必須使用特殊的光路形式,如賽格納克幹涉儀(yi) 結構,結合幾何分光、物理分光和偏振分光,能夠實現相幹合束,如圖1(c)所示。

 

圖1 光學多路編碼與(yu) 解碼示意圖

對於(yu) 大型準分子激光係統,要編碼的脈衝(chong) 數量在幾十路以上,為(wei) 了達到提取放大器能量並實現合束,使用了角多路編碼技術,基本原理如圖2所示。這種編碼技術是在多路編碼技術的基礎上進一步將各個(ge) 脈衝(chong) 在空間上以不同的角度分開。一般情況下,編碼和解碼過程分別進行,需要大量的分束片和反射鏡,激光傳(chuan) 輸的距離很長,冗長的光路對於(yu) 係統的規模控製和穩定運行都非常不利。

 

圖2 光學角多路編碼技術原理圖

由於(yu) 經過放大器後,各路激光能量都很高,解碼光路無法用介質波導等傳(chuan) 輸信號的光學元件來代替,所以首先可以考慮簡化編碼光路的結構。從(cong) 理論上來講,編碼過程可以有多種選擇方式,如利用光纖來實現分束和必要的時間延遲,但是對於(yu) 高功率準分子激光係統,激光波長都在深紫外波段,在這個(ge) 波段的光纖還不能完全滿足實用要求。另外,為(wei) 了減少編碼的空間光路長度,可以使用多台激光振蕩源,不同振蕩源之間按照固定的延遲同步動作,即利用電學延遲來部分實現角多路編碼的功能,這在編碼路數很多還要保持係統規模較小的情況下,是一種可以考慮的技術方案。

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