高壓放大器在高功率固體板條激光器光束實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：高功率固體板條激光器光束指向校正實(shí)驗(yàn)

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、波前傳感器、大功率板條激光器、圖像采集卡、遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)、反射鏡、變形鏡等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：高功率固體板條激光器指向穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖1為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖，仍然以高功率板條激光器出射光束作為校正對(duì)象，實(shí)驗(yàn)裝置在增加了255單元變形鏡校正像差，以及有效通光尺寸為120mm×120mm的傾斜鏡校正光束傾斜，此外增加了一臺(tái)遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)探測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑用于對(duì)光束指向進(jìn)行探測(cè)，像素尺寸5.6μm。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：校正前遠(yuǎn)場(chǎng)；(a).遠(yuǎn)場(chǎng)光斑(b).剖面圖

圖2為校正前某一時(shí)刻的光束遠(yuǎn)場(chǎng)光斑，校正前遠(yuǎn)場(chǎng)光斑光斑峰值、能量集中度較低。校正后峰值強(qiáng)度顯著提升，光束質(zhì)量由β=11.02提高到β=2.32。校正后的遠(yuǎn)場(chǎng)如圖3所示。

圖3：校正后遠(yuǎn)場(chǎng)；(a).遠(yuǎn)場(chǎng)光斑(b).剖面圖

實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)該高功率固體板條激光器的出射光束，分別用基于哈特曼波前傳感器的平均斜率法、去除邊緣子孔徑的平均斜率法和基于遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的探測(cè)方法對(duì)光束指向進(jìn)行了探測(cè)和校正，圖4為三種方法校正后的散布圖。從結(jié)果得出去除邊緣子孔徑的平均斜率法能夠改善平均斜率法的校正效果，其光束抖動(dòng)的RMS和PV值均小于平均斜率法。

圖4：三種方法光束指向校正結(jié)果；(a).平均斜率法.(b).去除邊緣子孔徑的平均斜率法.(c).遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)法.(d).對(duì)比圖.

圖5為校正后光束抖動(dòng)的頻域分析。圖中綠色曲線為運(yùn)用基于夏克—哈特曼波前傳感器探測(cè)的平均斜率法對(duì)光束指向進(jìn)行校正后光束抖動(dòng)的頻域曲線，藍(lán)色曲線為去除邊緣子孔徑的平均斜率法的校正結(jié)果，紅色曲線為遠(yuǎn)場(chǎng)校正結(jié)果。圖（a）為X方向校正結(jié)果，圖（b）為Y方向校正結(jié)果。圖（a）中綠色和藍(lán)色曲線分別對(duì)比紅色曲線可以看出，平均斜率法校正后存在更多低頻和高頻成分，采用去除邊緣子孔徑光斑的平均斜率法能夠其低頻成分，與遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)校正結(jié)果相比更加接近，高頻成分也有所降低。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了禁邊緣子孔徑這一手段運(yùn)用于平均斜率法來(lái)穩(wěn)定高功率板條激光器光束指向的有效性。

圖5：校正后光束抖動(dòng)頻域曲線；(a).X方向(b).Y方向

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圖：ATA-7010高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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