一種強(qiáng)激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體設(shè)及一種強(qiáng)激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二十世紀(jì)六十年代，王途昌等提出了利用激光驅(qū)動(dòng)慣性約束核聚變的概念。80年 代末，美國(guó)用地下核爆的福射能量成功地驅(qū)動(dòng)了慣性約束聚變，證明了慣性約束聚變的可 行性。二十世紀(jì)90年代W來(lái)，一些國(guó)家建造了 點(diǎn)火"為研究目標(biāo)的百萬(wàn)焦耳級(jí)的大型 激光裝置。例如：我國(guó)上海光機(jī)所和中國(guó)工程物理研究院建造有神光（SG)系列，中國(guó)原子 能科學(xué)研究院建造有天光一號(hào)等相關(guān)設(shè)備。放大后總能量輸出是該些大型"點(diǎn)火"裝置開 展物理研究課題的重要參數(shù)，因此，對(duì)裝置進(jìn)行打祀前總能量的輸出進(jìn)行精確測(cè)量，一直W 來(lái)都是一個(gè)非常重要的研究課題，也是該些大型裝置上必須要解決的課題。
[0003]"天光一號(hào)"高功率KrF準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)是我國(guó)最大型的準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)。KrF準(zhǔn) 分子激光具有波長(zhǎng)短（248nm)、帶寬3T化、光束均勻性好、可重復(fù)頻率運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為 是一種極具吸引力的慣性聚變能激光驅(qū)動(dòng)器，受到各國(guó)重視。其結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0004]"天光一號(hào)"高功率KrF準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)總能量輸出也是準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)開展物理 研究的一個(gè)必不可少的參數(shù)，開展放大后能量輸出測(cè)量裝置的研發(fā)是為今后在"天光一號(hào)" 高功率KrF準(zhǔn)分子激光裝置上開展祀物理各課題研究的重要保證。
[0005] 不同能量的激光打在不同的祀面上，會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。開展不同祀的性能、飛行 軌跡、狀態(tài)方程等物理研究都是基于打祀能量已知才能開展的研究課題。因此，建立"天光 一號(hào)"能量實(shí)時(shí)能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置，是為開展祀物理研究、模型計(jì)算等研究課題提供進(jìn)入祀 室的準(zhǔn)確能量參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]能量實(shí)時(shí)能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)位置的選取、監(jiān)測(cè)方法的確定都是非常重要的。為了 真實(shí)地同步得到每一炮打在祀上的總能量，首先監(jiān)測(cè)位置應(yīng)該考慮近祀場(chǎng)的位置。所選擇 的位置既不能遮擋打祀的光路，也不能因?yàn)槟芰勘O(jiān)測(cè)而過(guò)多造成打祀總能量的損失，而且 在保證打祀和能量監(jiān)測(cè)同步的情況下，才能真實(shí)地反映祀面接收到的總能量。最終選取在 主放大器放大、消延時(shí)整形后，即MOPA光路系統(tǒng)的最后一級(jí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其次，考慮到腳的 全反鏡是全吸收型鏡片，后面沒(méi)有激光透過(guò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)后面監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)論證、試驗(yàn)，最終選取 了用烙石英材料可透過(guò)紫外光的特性作為反射鏡，實(shí)現(xiàn)能量的監(jiān)測(cè)。整套系統(tǒng)完成搭建及 所必須的標(biāo)定后，監(jiān)測(cè)能量才能真實(shí)地反映打入祀室的能量。本發(fā)明完成了對(duì)本裝置的標(biāo) 定方法。
[0007] 本發(fā)明基于實(shí)驗(yàn)室的條件，選取烙石英材料作為反射鏡既保證了激光光路的正常 傳輸，又實(shí)現(xiàn)了激光能量的監(jiān)測(cè)。
[000引本發(fā)明提供的用于強(qiáng)激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括六束波長(zhǎng)為248nm的強(qiáng)激光光 束、六面烙石英材料的45°全反鏡、六面焦距為1200mm的聚焦透鏡、六個(gè)能量采集探頭、一 個(gè)六通道的波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器、電腦等。其中每束激光對(duì)應(yīng)一面烙石英材料的45°全反鏡，一 面烙石英材料的45°全反鏡對(duì)應(yīng)一塊聚焦透鏡，每面聚焦透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)能量采集探頭。能 量采集探頭采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入電腦進(jìn)行采集處理。
[0009] 本發(fā)明通過(guò)篩選用烙石英材料作為45°全反鏡，用熱釋電型能量采集探頭，通過(guò) 波形、能量轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)定反射鏡的透過(guò)率及探頭的響應(yīng)靈敏度、線性度， W及在線實(shí)時(shí)標(biāo)定修正參數(shù)，保證能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。
[0010] 本發(fā)明的建立W及標(biāo)定方法的完成，為激光打祀提供了準(zhǔn)確的能量數(shù)據(jù)，為"天光 一號(hào)"激光祀物理研究奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，為各種激光大型裝置提供了一種打祀能量同步實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量的方法，打祀能量的準(zhǔn)確測(cè)量是保證各大激光裝置開展祀物理研究的基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為"天光一號(hào)"高功率準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)光路示意圖。
[0012] 圖2為"天光一號(hào)"能量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。
[0013] 圖3為能量采集探頭響應(yīng)系數(shù)標(biāo)定方法示意圖。
[0014] 圖4為能量采集探頭的線性度標(biāo)定方法示意圖。
[0015] 圖5為能量采集探頭D3的標(biāo)定數(shù)據(jù)示意圖。
[0016] 圖6為全反鏡透過(guò)率標(biāo)定方法示意圖。
[0017] 圖7為能量采集探頭的在線標(biāo)定方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019] 圖2為"天光一號(hào)"能量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。包括六束波長(zhǎng)為248皿的強(qiáng)激光 光束、HRn六面烙石英材料的45°全反鏡、Ln六面焦距為1200mm的聚焦透鏡、化為六個(gè)能 量采集探頭、一個(gè)六通道的波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器、電腦等。其中每束激光對(duì)應(yīng)一面烙石英材料的 45°全反鏡HRn，一面烙石英材料的45°全反鏡對(duì)應(yīng)一塊聚焦透鏡Ln，每面聚焦透鏡對(duì)應(yīng) 一個(gè)能量采集探頭化。能量采集探頭采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入電腦進(jìn)行采集 處理?；癁闊後岆娦湍芰坎杉筋^。
[0020] 圖3為能量采集探頭響應(yīng)系數(shù)標(biāo)定方法示意圖。
[0021] 能量采集探頭響應(yīng)靈敏度系數(shù)標(biāo)定是在APEX激光器上進(jìn)行，APEX激光器產(chǎn)生的 波長(zhǎng)248nm激光打在一片分束鏡上，分束鏡的反射光注入待測(cè)能量采集探頭D1，探頭D1接 在示波器TDS-320上，透射光注入標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)犯65LP-S-MB中。為了減小測(cè)量誤差，每組數(shù) 據(jù)均為測(cè)量20炮求平均值后的數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式，下面描述的所有數(shù)據(jù)均是20炮測(cè)量數(shù) 據(jù)的平均值，后面將不再寶述。測(cè)得一組數(shù)據(jù)A(mJ)和B(mV)。在用另一個(gè)待標(biāo)定的能量 采集探頭D2替換標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)并把探頭也接在示波器TDS-320上，得到一組數(shù)據(jù)R2 (mV)和 T1 (mV)，再把D1和D2位置交換后測(cè)量得到一組數(shù)據(jù)R1 (mV)和T2 (mV)。分光比用T/R描 述。每個(gè)探頭的響應(yīng)系數(shù)均用Kn表示，單位為mV/mJ。計(jì)算公式如下，由公式（1)可W導(dǎo)出 公式（2)，把測(cè)量得到的R2、T1、R1和T2代入公式（2)，計(jì)算等到分光比T/R=n，根據(jù)公式 做可W導(dǎo)出公式（4)求得K1 ;在把各已知數(shù)代入公式（1)，得到公式妨化），即可計(jì)算出 每個(gè)能量采集探頭的響應(yīng)系數(shù)Kn。
[0029] 求得每個(gè)探頭相應(yīng)的響應(yīng)系數(shù)Kn，根據(jù)公式= ^Vn即可通過(guò)能量采集探頭測(cè) n 3 得激光的幅值數(shù)化，計(jì)算得到能量采集探頭所測(cè)激光的能量值化(mV)。
[0030] 圖4為能量采集探頭的線性度標(biāo)定方法示意圖。為了保證實(shí)時(shí)能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn) 確測(cè)量，對(duì)所用探頭在實(shí)驗(yàn)所需要能量范圍的線性度進(jìn)行了標(biāo)定。能量采集探頭線性度標(biāo) 定是在LPX-150激光器上進(jìn)行，能量標(biāo)定范圍根據(jù)實(shí)際需要而確定的。高功率準(zhǔn)分子激光 系統(tǒng)放大后的總能量最大為140J左右，六束激光平均每束的能量最大在30J左右。HR45 ° 烙石英全反鏡HR的透過(guò)率正常情況下是在1%左右。因此，透過(guò)的激光能量最大為300mJ， LPX-150激光器輸出的最大能量在400mjW上，由此選定能量采集探頭的標(biāo)定范圍選定在 在 50mJ~300mJ。
[0031] 標(biāo)定方法如圖4所示，首先，用一塊石英45 °全反鏡把激光器LPX-150輸出 的248nm激光反射注入待測(cè)探頭，探頭接在示波器TDS-320上。透射光注入標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì) 犯65LP-S-MB中，測(cè)得一組能量采集探頭的數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)犯65LP-S-MB單位為mj，待測(cè) 探頭所測(cè)值的單位為mV，記錄20組數(shù)據(jù)后求平均值