[发明专利]一种强激光能量实时监测系统装置及其标定方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种强激光能量实时监测系统装置及其监测方法。

背景技术

二十世纪六十年代，王淦昌等提出了利用激光驱动惯性约束核聚变的概念。80年代末，美国用地下核爆的辐射能量成功地驱动了惯性约束聚变，证明了惯性约束聚变的可行性。二十世纪90年代以来，一些国家建造了以“点火”为研究目标的百万焦耳级的大型激光装置。例如：我国上海光机所和中国工程物理研究院建造有神光(SG)系列，中国原子能科学研究院建造有天光一号等相关设备。放大后总能量输出是这些大型“点火”装置开展物理研究课题的重要参数，因此，对装置进行打靶前总能量的输出进行精确测量，一直以来都是一个非常重要的研究课题，也是这些大型装置上必须要解决的课题。

“天光一号”高功率KrF准分子激光系统是我国最大型的准分子激光系统。KrF准分子激光具有波长短(248nm)、带宽3THz、光束均匀性好、可重复频率运行等优点，被认为是一种极具吸引力的惯性聚变能激光驱动器，受到各国重视。其结构如附图1所示。

“天光一号”高功率KrF准分子激光系统总能量输出也是准分子激光系统开展物理研究的一个必不可少的参数，开展放大后能量输出测量装置的研发是为今后在“天光一号”高功率KrF准分子激光装置上开展靶物理各课题研究的重要保证。

不同能量的激光打在不同的靶面上，会产生不同的现象。开展不同靶的性能、飞行轨迹、状态方程等物理研究都是基于打靶能量已知才能开展的研究课题。因此，建立“天光一号”能量实时能量监测系统装置，是为开展靶物理研究、模型计算等研究课题提供进入靶室的准确能量参数。

发明内容

能量实时能量监测系统监测位置的选取、监测方法的确定都是非常重要的。为了真实地同步得到每一炮打在靶上的总能量，首先监测位置应该考虑近靶场的位置。所选择的位置既不能遮挡打靶的光路，也不能因为能量监测而过多造成打靶总能量的损失，而且在保证打靶和能量监测同步的情况下，才能真实地反映靶面接收到的总能量。最终选取在主放大器放大、消延时整形后，即MOPA光路系统的最后一级进行监测。其次，考虑到K9的全反镜是全吸收型镜片，后面没有激光透过无法实现后面监测。经过论证、试验，最终选取了用熔石英材料可透过紫外光的特性作为反射镜，实现能量的监测。整套系统完成搭建及所必须的标定后，监测能量才能真实地反映打入靶室的能量。本发明完成了对本装置的标定方法。

本发明基于实验室的条件，选取熔石英材料作为反射镜既保证了激光光路的正常传输，又实现了激光能量的监测。

本发明提供的用于强激光能量实时监测系统，包括六束波长为248nm的强激光光束、六面熔石英材料的45°全反镜、六面焦距为1200mm的聚焦透镜、六个能量采集探头、一个六通道的波形数字转换器、电脑等。其中每束激光对应一面熔石英材料的45°全反镜，一面熔石英材料的45°全反镜对应一块聚焦透镜，每面聚焦透镜对应一个能量采集探头。能量采集探头采集到的数据通过波形数字转换器输入电脑进行采集处理。

本发明通过筛选用熔石英材料作为45°全反镜，用热释电型能量采集探头，通过波形、能量转换器和计算机系统，通过标定反射镜的透过率及探头的响应灵敏度、线性度，以及在线实时标定修正参数，保证能量监测系统所测量数据的可靠性。

本发明的建立以及标定方法的完成，为激光打靶提供了准确的能量数据，为“天光一号”激光靶物理研究奠定了基础。同时，为各种激光大型装置提供了一种打靶能量同步实时监测测量的方法，打靶能量的准确测量是保证各大激光装置开展靶物理研究的基础。

附图说明

图1为“天光一号”高功率准分子激光系统光路示意图。

图2为“天光一号”能量实时监测系统示意图。

图3为能量采集探头响应系数标定方法示意图。

图4为能量采集探头的线性度标定方法示意图。

图5为能量采集探头D3的标定数据示意图。

图6为全反镜透过率标定方法示意图。

图7为能量采集探头的在线标定方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。