摘要：机载定向能装置具有光学成像与高功率激光发射的功能。为了保证机载定向能装置有效工作,要求共孔径光学系统在保证尺寸小型化的同时,能够在大温度范围下高光束质量输出激光。这对系统光机设计提出了很高的挑战。本文建立了适用于机载球形吊舱的共孔径光学系统初始结构设计模型以满足小型化成像和高光束质量输出的需求,提出了一种系统优化设计方法以保障系统在大温度范围有效工作。结合工程实例,完成了1 km~10 km范围工作、Φ500 mm包络的系统设计,并采用物理光学分析模块和有限元分析得到了光机集成计算分析结果,验证了该系统大温度范围的良好适应性,满足高能激光系统的工程应用需求。

摘要：多程放大系统隔离能力关系到激光器的安全稳定运行。由于系统中反射光学元件膜层引起的退偏会导致系统隔离能力大幅降低，因此无法满足设计要求。以神光III主机装置为例介绍了主放大系统隔离技术，并分析了光学膜层退偏机理，离线实验观测了单个反射元件的退偏现象。研究发现引起光学膜层退偏的主要原因是膜层厚度及折射率设计误差。根据实际光路中采用的角反射器元件反射率指标计算得到光学薄膜退偏将系统隔离能力限制在32，介绍了系统解决措施。

摘要：采用神光-Ⅲ原型装置"多路放大器级联"的方式,构建了神光-Ⅲ主机装置主放大器构型验证平台。在此平台上开展了小开关隔离能力、主放大系统静态透过率、主放大系统隔离比等性能测试,并且考核了大能量发射时的主放大系统基频光输出能力。结果表明:输出基频光的平均通量达到了神光-Ⅲ主机装置的设计水平,同时验证了神光-Ⅲ主机装置主放大系统构型设计的可行性。

摘要：锥形空间滤波孔是一种应用于高功率固体激光装置空间滤波的新型结构滤波小孔,其内部光滑的锥形结构可以有效滤除光束中的高频成分且避免等离子堵孔现象的发生。根据神光-Ⅲ主机装置结构特点,设计并加工了适用于主机装置的锥形空间滤波小孔,并开展了应用实验研究。通过与传统的平面结构滤波小孔对比可以看出,锥形小孔有效地避免了等离子体度堵孔现象,在与光束波前补偿技术配合使用条件下,保证光束顺利过孔,并成功实现了基频光7988J的满能量输出。

摘要：为了优化高功率固体激光装置波前补偿系统的设计方案,基于构型验证装置开展了波前测试和补偿实验。实验结果显示,虽然等效钕玻璃片数大大增加,但由于主放采用了"U"型反转器技术,扣除离焦量后的静态和动态波前与原型装置相比没有显著提高,主要变化为离焦分量。若不采取任何补偿措施,会影响激光在前级滤波器的顺利过孔,造成近场缺光现象。实验中,为保证激光在动态发射时顺利过孔,采用了调节透镜的方式,使激光在各级滤波小孔位置有合适的预留量。同时,利用原型装置现有的小口径变形镜对扣除离焦后的像差进行补偿,减小激光在末级滤波小孔位置的像差。综合上述两种方法,成功解决了近场缺光的问题。针对未来高功率固体激光装置,伴随着光束口径和等效钕玻璃片数的增加,主放大器内的像差也会大幅度增加,采用上述调节透镜的方式可能无法兼顾静态和动态两种状态下的通光问题,需要在主放大系统内增加主动补偿措施,为腔镜变形镜的应用提供了实验依据。

摘要：在多程放大系统中,激光一般要经过腔反射镜两次,将变形镜置于腔反射镜位置能够有效提高其校正量。在某些多程放大系统设计过程中,为了降低输出端激光的像差,采用了90°旋转的"U"型反转器和变口径技术,激光两次经过腔反射镜的位置和坐标关系都发生了变化。采用数学的方法对这种情况下腔反射镜位置的面形解存在性进行了证明,并在带有90°旋转"U"型反转器的星光-拍瓦(XG-PW)装置上对腔反射镜位置大口径变形镜的应用进行了实验验证。理论和实验研究结果为后续大型激光装置的自适应光学波前补偿方案设计提供了依据。

摘要：双脉冲双向传输放大构型可对两束激光脉冲沿主放大器空间对称的两个方向同时进行传输放大,有效增加了放大器的储能提取率,在惯性约束聚变激光驱动器领域具有很大的应用价值。通过建立等效光路,推导了两束激光脉冲在传输放大时波前畸变的叠加过程,并对神光-Ⅲ主机装置中的实测数据进行了数值模拟。结果表明,双向传输放大构型下两束激光脉冲的波前面形存在一定差异,波前像差集中在低频段,且三、四程放大时空间滤波器小孔处的激光脉冲和输出激光脉冲的波前畸变较大。为保证输出光束质量和光束通过空间滤波器小孔,必须对主放大器内的波前像差进行补偿控制。这些结论将为双脉冲双向传输放大构型的波前控制方案的设计提供理论指导。

摘要：高功率固体激光装置中空间滤波器小孔可将光束中非线性增长较快的空间频率成份滤除,改善由光学元件缺陷导致的光束质量下降,因此小孔的尺寸设计是关系滤波效果的关键因素之一。从抑制非线性最快增长频率出发,对神光Ⅲ原型装置中非线性增长最严重的助推放大级非线性增益进行了理论计算,分析了不同频率成份非线性增长的特点,根据分析结果讨论了该级空间滤波器滤波小孔的尺寸设计要求。分析了影响小孔尺寸设计的两个主要因素:等离子体堵孔效应及低频环效应,并讨论了相应尺寸设计要求。根据分析结果,以神光Ⅲ原型装置助推放大级为例对空间滤波小孔尺寸设计方案进行了讨论。

摘要：为了获得更高质量的观测数据,提高望远镜的工作效率,设计了一套基于倾斜镜校正系统的原理样机,用于提高丽江2.4m望远镜的闭环跟踪精度。介绍了原理样机的研制,并在2.4 m望远镜上进行了实际测试。结果表明:该系统能实现245Hz的校正频率,望远镜的闭环跟踪精度提高了7.3倍,其高色散光谱仪的星光耦合效率提高了28.6%,快速测光系统的成像质量得到了明显改善;利用该系统可以满足对天文观测的要求。

摘要：2015年9月15日,由中国工程物理研究院激光聚变研究中心承担研制的神光-Ⅲ主机装置成功完成了48束激光三倍频180kJ/3ns、峰值功率60TW的输出测试实验,标志着神光-Ⅲ主机装置已全面建成并达到设计指标,成为现有输出能力世界排名第二、亚洲排名第一的惯性约束聚变激光驱动器。