高壓放大器在高功率固體板條激光器光束實驗中的應(yīng)用

實驗名稱：高功率固體板條激光器光束指向校正實驗

測試設(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)場相機(jī)、反射鏡、變形鏡等。

實驗過程：

圖1：高功率固體板條激光器指向穩(wěn)定實驗系統(tǒng)

圖1為實驗系統(tǒng)示意圖，仍然以高功率板條激光器出射光束作為校正對象，實驗裝置在增加了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，此外增加了一臺遠(yuǎn)場相機(jī)探測遠(yuǎn)場光斑用于對光束指向進(jìn)行探測，像素尺寸5.6μm。

實驗結(jié)果：

圖2：校正前遠(yuǎn)場；(a).遠(yuǎn)場光斑(b).剖面圖

圖2為校正前某一時刻的光束遠(yuǎn)場光斑，校正前遠(yuǎn)場光斑光斑峰值、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)場如圖3所示。

圖3：校正后遠(yuǎn)場；(a).遠(yuǎn)場光斑(b).剖面圖

實驗中，針對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)場光斑的探測方法對光束指向進(jìn)行了探測和校正，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)場探測法.(d).對比圖.

圖5為校正后光束抖動的頻域分析。圖中綠色曲線為運(yùn)用基于夏克—哈特曼波前傳感器探測的平均斜率法對光束指向進(jìn)行校正后光束抖動的頻域曲線，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)場探測校正結(jié)果相比更加接近，高頻成分也有所降低。通過實驗驗證了禁邊緣子孔徑這一手段運(yùn)用于平均斜率法來穩(wěn)定高功率板條激光器光束指向的有效性。

圖5：校正后光束抖動頻域曲線；(a).X方向(b).Y方向

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