组成。采用变形镜7，通过改变变形镜7的面型，对激光的波前畸变和离焦进行校正，以保证激光安全通过下一组空间滤波器4的小孔41。
[0036]如图3所示，本实施例的激光驱动器用于惯性约束聚变中，需要更多束激光打靶时，可以增加激光驱动器内激光放大系统I的个数，使其排列为八边形、九边形或更多边形，同时，这些激光放大系统I排列在同一球体表面，靶室9的中心与所述多边形排列成的球体中心相重合，入射激光8经循环放大后，由反射镜2直接反射至靶室9，从而快速成倍增加打靶能量。本发明激光驱动器中的器件排列简单，构思巧妙，充分利用反射镜2，整体结构紧凑，可以沿靶室排列多层激光驱动器，形成球状构型，从而快速增加打靶激光路数。
[0037]另，本实施例还提供一种利用如上所述的固体激光驱动器进行激光放大的方法，包括以下步骤:
[0038](I)将6束入射激光8分别在6个空间滤波器4的小孔41位置处用反射镜(图中未画出)导入激光放大系统I的光路，所述入射激光8均为脉冲激光，导入时刻相同，得到种子激光；
[0039](2)所述种子激光在所述激光放大系统I组成的正六边形环状光路中循环传输，从入射后的下一组激光放大系统I开始，传输路径为:放大器3、空间滤波器4、电光开关5、偏振透反镜6、变形镜7和下一组激光放大系统的放大器3，如此往复，多程放大，得到放大激光；
[0040](3)所述放大激光对增益介质中的储能提取至上限，需要输出时，所述驱动电路向所述电光开关5的晶体加载半波电压，使所述放大激光的偏振方向偏转90°，经过偏振透反镜6时透过，入射到反射镜2发生反射，输出打靶激光。本发明采用的激光放大方法可同时放大多束种子激光，打革G激光由不同反射镜同时输出，同时打革巴。
[0041]上述打靶激光均入射到靶室9，完成打靶。
[0042]此外，对于只有2组激光放大系统I的激光驱动器，依然可以使用本发明的方法进行激光放大，只需将2组激光放大系统I和至少I个反光镜2共同排列为多边形，激光仍在多边形的光路中循环放大。本发明也可用于将连续激光放大，激光放大后可以通过调节控制电路向电光晶体5施加电压的时间，调整激光输出位置，从而达到所有放大后的激光由同一反射镜先后输出。
[0043]对比实验一:
[0044]本发明的放大器3采用以布儒斯特角排列的7片钕玻璃以及泵浦氙灯共同构成I个放大器3，入射激光8采用脉宽为3ns的激光脉冲，经过本发明实施例一的9程循环放大，在满足级间B积分不超过1.8的判据下，3ns脉宽的激光脉冲最大可输出7950J的基频光(波长1053nm)能量。而目前全世界唯一建成的百万焦耳量级的激光驱动器美国国家点火装置，其设计构型为两组放大器3和两组空间滤波器4，在5ns脉宽下，单路可输出最大基频光激光能量16.9kJ，等效于3ns脉宽下的10.lkj。两者的储能和储能提取情况如图4和图5所示。从图4中可见，采用本发明的激光驱动器，放大片(钕玻璃片)的单片储能约为3.2kJ，每个放大器3内的7张钕玻璃片储能提取效率相对均衡，提取效率均超过40%。从图5中可见，美国国家点火装置构型下，其采用的两组放大器3共18张钕玻璃片，放大片(钕玻璃片)的单片储能约为3.5kJ，储能提取效率分布不均衡，提取效率从约25%到40%均有分布，导致整体储能提取效率降低。本领域普遍认为，增益介质的储能存在微小差别，对储能的提取效率影响可以忽略不计。因此，从对比中可以看到，本发明的激光驱动器极大提高了增益介质的储能提取效率。
[0045]以美国国家点火装置192路的规模，其最大输出基频光能量为3.2MJ/5ns，等效为
1.92MJ/3ns。以本发明的环形激光驱动器单路7.9kJ/3ns最大输出能力计算，达到与美国国家点火装置相同水平需要约243束激光。从资源消耗情况来看，美国国家点火装置共需钕玻璃3456片、空间滤波器384组。而本发明具备同等输出能力的环形驱动器仅需钕玻璃1701片，空间滤波器243组。仅从放大介质与空间滤波器4这两项最为昂贵的驱动器组成部分来看，采用本发明的环形激光驱动器就能极大的降低驱动器整体资源需求。
[0046]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种高功率固体激光驱动器，其特征在于，包括至少I个反射镜和至少3组激光放大系统，所述激光放大系统共同排列为多边形，所述激光放大系统包括放大器、空间滤波器、电光开关、控制电路、偏振透反镜和变形镜，所述控制电路与所述电光开关连接，按照激光的传播路径依次排列为:放大器、空间滤波器、电光开关、偏振透反镜、变形镜和下一组激光放大系统的放大器，所述反射镜与所述变形镜位于所述偏振透反镜的不同侧。
2.根据权利要求1所述的高功率固体激光驱动器，其特征在于，所述激光放大系统为6组，排列为正六边形。
3.根据权利要求2所述的高功率固体激光驱动器，其特征在于，所述反射镜的个数为6个。
4.一种利用权利要求1-3任一所述的固体激光驱动器进行激光放大的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将至少I束入射激光导入激光放大系统的光路，得到种子激光； (2)所述种子激光在所述激光放大系统组成的环形光路中循环传输，并多程放大，得到放大激光； (3)所述放大激光需要输出时，所述驱动电路向所述电光开关的晶体加载半波电压，使所述放大激光的偏振方向偏转90°，经过偏振透反镜时透过，入射到反射镜发生反射，输出打靶激光。
5.根据权利要求4所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光为脉冲激光。
6.根据权利要求5所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光的光束数目与所述激光放大系统的数目相同。
7.根据权利要求6所述的激光放大的方法，其特征在于，所述入射激光导入的位置为所述空间滤波器的小孔位置。
【专利摘要】本发明公开了一种高功率固体激光驱动器及其激光放大方法，包括至少1个反射镜和至少3组激光放大系统，所述激光放大系统共同排列为多边形，所述激光放大系统包括放大器、空间滤波器、电光开关、控制电路、偏振透反镜和变形镜，所述控制电路与所述电光开关连接，按照激光的传播路径依次排列为：放大器、空间滤波器、电光开关、偏振透反镜、变形镜和下一组激光放大系统的放大器，所述反射镜与所述变形镜位于所述偏振透反镜的不同侧；种子激光通过反射镜导入放大光路后，在环形的光路中多程放大，需要输出时，向电光开关施加电压，激光通过反射镜射出，本发明有效提高增益介质中储能的提取率，提高驱动器整体的能量利用率，明显降低资源消耗。
【IPC分类】H01S3-13, H01S3-23
【公开号】CN104810720
【申请号】CN201510251248
【发明人】胡东霞, 景峰, 邓学伟, 袁强, 朱启华, 郑万国, 魏晓峰, 张小民, 周维, 代万俊, 王文义, 赵军普
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月18日