短脉冲KrF光源的研究

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KrF准分子激光器以其波长短,提取效率高,频带宽,可重复运行等优点而成为ICF驱动器的候选者之一,并应用于物质状态方程的研究中。研究结果表明ICF实验最合适的激光脉冲为脉宽1-10ns的空间辐照均匀脉冲。而通用的商品KrF激光器的自发辐射放大(ASE)脉冲宽度大于25ns。因此,需要研究KrF激光器的ASE短脉冲产生技术。  本文采用激光振荡淬灭法和光学击穿法两种方法产生了脉宽小于10ns的KrF短脉冲,并研究了相关参数对脉冲削波的影响规律。  对于激光振荡淬灭法理论上计算了产生ASE短脉冲所需的折叠腔镜摆放角度与位置等参数,以及参数变化对产生ASE短脉冲的影响规律。分别对外加一片和两片折叠腔镜进行了实验研究,理论与实验符合。理论与实验表明,ASE短脉冲的宽度随外加折叠腔镜与光束横截面夹角及其与激光器之间距离的的减小而减小。初始脉冲能量变化对产生的ASE短脉冲宽度影响较小。给出了折叠腔的优化设计方案。对脉宽为33ns的KrF初始ASE脉冲进行削波,得到了脉宽为7ns的ASE短脉冲。  根据光学击穿产生的等离子体能够对光脉冲能量强烈吸收的原理,实验上采用酒精光学击穿对KrF激光及ASE光脉冲进行削波。实验装置采取了将光束经反射镜折叠向下传输透过比色皿的措施,以避免比色皿壁损坏。并在酒精中掺杂了石英粉末将光学击穿阈值降低到30MW/cm。实验结果表明,产生KrF2短脉冲的宽度随酒精中掺杂石英粉末浓度、酒精悬浊液厚度、增加而减小。讨论了受激布里渊散射效应(SBS)对脉冲削波的影响,给出了避免SBS效应干扰的方法。由脉宽为29ns的KrF激光脉冲经光学击穿削波后得到了9.5ns的激光短脉冲;由脉宽为33ns的ASE脉冲得到了脉宽为10.5ns的ASE短脉冲。
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