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高功率激光如何实现精准测控?

发布日期:2022-09-21 00:41

本文摘要:激光测控系统主要由激光参数测量、激光光路自动光束和激光总控制室三个子系统构成,是高功率激光驱动器的最重要组成部分。高功率激光驱动器工作时的所有性能指标及最重要数据完全都由激光测控系统在线获取。1.激光参数测量系统激光参数测量系统是一个明确负责管理激光驱动器参数收集与测量的系统。 它主要由三个测量分支构成,即激光束的能量测量、激光束的空间产于测量、激光束的时间测量。这三个测量单元的数据,是一个激光系统最重要的数据。

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激光测控系统主要由激光参数测量、激光光路自动光束和激光总控制室三个子系统构成,是高功率激光驱动器的最重要组成部分。高功率激光驱动器工作时的所有性能指标及最重要数据完全都由激光测控系统在线获取。1.激光参数测量系统激光参数测量系统是一个明确负责管理激光驱动器参数收集与测量的系统。

它主要由三个测量分支构成,即激光束的能量测量、激光束的空间产于测量、激光束的时间测量。这三个测量单元的数据,是一个激光系统最重要的数据。

它某种程度是评估一个高功率激光装置工作状态、装置能力与水平的重要依据,同时还为实验获取必不可少的物理数据。(1)激光能量测量激光能量测量是激光参数测量中一个最基本的单元。

精确测量射击训练激光能量对实验数据的分析处置具备十分最重要的意义。激光能量测量研究分四个部分:高灵敏、高性能体吸取激光能量收的研制;高精度、低稳定性缩放表明数据采集仪的研制;激光能量测量采样方式的自由选择及提升测量精度的措施;激光能量测量结果的数据分析处置。在激光能量测量研究中,激光能量计(卡记)的研制是关键。

激光能量收的原理是将被测的激光束照射一种高灵敏度的吸收体上转换成热能,再行通过电路设计将其现实地度量出来。由于被测量的高功率激光为纳秒级,激光起到于吸收体的时间十分一段时间,能量微小,因此激光能量收的研制是一项很有可玩性的研究项目。测量科研人员经过几十年的刻苦钻研,研制了多种型号与规格的激光能量计,经中国计量院测试标定,在灵敏度、均匀分布性、稳定性等方面多达了原设计指标,超过或多达美国阿波罗激光器公司生产的同类型激光能量计水平。

在为神光II装置研制的Φ300mm大口径能量计中,使用了有充足吸取深度的中性离子着色玻璃不作吸收体,提升了接受器的能量功率阻抗密度;使用新型的半导体热电切换元件,提升了能量收的号召度;同时还使用了成对设计的热电填差分结构和双层热屏蔽的隔绝措施,解决问题了大口径能量收的灵敏度与均匀分布性、灵敏度与稳定性两大对立,使研制的大口径激光能量计性能优良,其灵敏度比美国利弗莫尔国家实验室研制的同类型激光能量收的灵敏度低两个量级。(2)激光空间产于测量激光空间产于测量是激光测量系统的一个最重要分支,主要由激光束的近场产于和激光束的远场产于两部分构成。预示着激光科学的发展,激光束的空间产于更加受到重视。在高功率激光的发展史上,激光束的空间产于研究是最重要的领域,它的水平在很大程度上要求了激光装置的水平和规模。

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将近场空间分布图在神光II装置的顺利研制中,激光光束空间产于诊断仪的研制是至关重要的一笔。由林尊琪院士创意设计的“三暗室小孔耦合激光将近场诊断仪”和“激光远场临床中二步法临床六个数量级激光远场旁瓣强度产于技术”,不但完备了激光测控中,激光束空间产于的测量手段,而且还扩展了新的测量技术,使激光束的空间产于获得了更加全面了解的展现出。《慧眼识光束——神光I、II激光束空间参数检测总结与未来发展》一文曾对激光束的近场和远场测量展开了精细的介绍。(3)激光时间特性测量激光时间测量主要是动态监测神光II综合装置末级输入的脉冲激光波形,各路激光射击训练时同时抵达靶心的激光时间实时测量,以及非同脉冲实验时的激光时间测量。

激光时间波形是指激光强度随时间变化的形态,是物理模拟计算的一个最重要参数。在高功率激光系统中,激光时间测量主要分成ns级测量和非同时间ps测量。

在ns级激光系统中,主要使用慢号召光电分析仪和慢号召示波器构成的测试系统,由于慢号召光电管具备下降慢(60ps)下沿降(55ps),对基频、二倍频及三倍频波段都有号召,因此它和慢号召示波器构成的测量系统已沦为高功率激光装置的标配,用于该脉冲时间测量系统其波形测量的测量精度高于10%。在非同脉冲激光时间波形测量中,皮秒级的测量一般使用条纹照相机测量(时间分辨率大约2个皮秒),而飞秒级须要使用自涉及技术测量。

激光时间实时(等光程)测量,是指多束激光实时抵达靶点的时间测量,是激光束靶面功率均衡的最重要确保。据物理计算出来,若两束光实时时间差25ps则将造成10%功率不均衡。而功率均衡对于构建多束激光对靶的均匀分布传输极为重要。

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美国LLNL实验室的实时精度拒绝为10ps。牵头室的神光II综合装置的时间实时精度为10ps,如果搭配红外条纹照相机帮助精调和掌控,实时精度还能提升。

2000年4月,在神光II装置首轮必要驱动实验中,最低取得中子产额3.9×109,是国际同类装置的最低水平,当时测出的时间实时精度为6ps。


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