5.24理波激光器二极管工作特性和可靠性

利弗莫尔实验室创下拍瓦激光新纪录

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OFweek激光网讯:由劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)为欧洲极端光基础设施(ELI)光束项目研制的高重频先进拍瓦激光器(HAPLS)创造了二极管泵浦拍瓦级(10的15次方瓦)激光系统的世界纪录。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室表示,这项突破意味着该激光系统已能够用于欧盟在捷克共和国布拉格的极端光基础设施光束项目的交付和集成。

利弗莫尔实验室创下拍瓦激光新纪录

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的HAPLS 团队

“主力光束”

ELI相关人员形容HAPLS系统的特征之一是“L3”光束。该光束为新设备的“主力”光束,具有高能量和高重频的超短光脉冲的特点,能够为科学家顺利开展尖端实验提供有力条件。LLNL表示3.3Hz频率的HAPLS系统每28飞秒的激光脉冲能够传输16焦耳——也就是每个脉冲产生约0.5兆瓦的能量。

LLNL主任Bill Goldstein在包含国家点火装置(NIF)等的美国设备巨头的一份报告中表示:“二十年前,LLNL领衔研制了世界上第一个拍瓦级激光器NOVA固体激光器,这是峰值功率方面的一次巨大突破。如今,HAPLS引领了拍瓦激光器的新时代,能够获得前所未有的性能要求。”

HAPLS团队曾在SPIE美国西部光电展上宣布与奥地利Femtolasers公司合作研制HAPLS系统,开发重频率高达10Hz的拍瓦脉冲激光器,仅三年之后,该团队就获得了最新的技术成就。Femtolasers公司随后由激光品牌光谱物理(Spectra-Physics)收购,如今成为MKS仪器的子属公司。

HAPLS系统装运至布拉格的计划自2016年开始实施,途中捷克基地遇到了地板振动的问题,因此进度做了稍后推迟。在近期举行的美国西部光电展上相关人员回应,L3光束系统预计将于2018年初实现首次实验的启动和运行。

此外LLNL补充表示:“在短短三年内,HAPLS就走完了从概念到完全集成甚至成为突破纪录的产品的整个过程。HAPLS采用美国能源部的融合型激光器研究与开发的创新技术,代表了新一代具有应用程序支持特性的二极管泵浦、高能量、高峰值功率的激光系统。”

重要转折点

LLNL先进光子技术的项目主任Constantin Haefner在本次2017美国西部光电展会议上介绍了HAPLS进展的具体细节:“ HAPLS系统的高重频率特性是该领域的重要转折点,HAPLS系统是第一个真正提供应用程序设定重频率的拍瓦级激光器。”

决定其性能的关键器件是一组大功率激光二极管阵列,由二极管生产厂商Lasertel公司提供。

ELI光束项目负责人Roman Hvezda补充表示,HAPLS系统的研发已做到“一切从简”。“根据设计要求,其他任何人都无法在这么短的时间内利用有限预算实现系统的交付。与设施完善的利弗莫尔实验室的合作使我们获益良多,同时这也为双方未来的继续合作奠定了基础。”

在激光系统的开发全过程中,LLNL和ELI光束项目的科学家和工程师们始终保持密切配合。Haefner表示:“努力获得的真正成功之一就是,从最一开始委托方就完全投入到激光系统的调试和运行中。这为实习培训和专业知识的入门提供了条件,有效确保了激光器集成过程的操作性成功。”

HAPLS系统目前正被转移至ELI光束项目基地,此后将被集成到激光传输和控制系统,在10Hz重频情况下产生超过1拍瓦峰值功率的激光脉冲。

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