高压放大器在高功率固体板条激光器光束实验中的应用

实验名称：高功率固体板条激光器光束指向校正实验

测试设备：高压放大器、波前传感器、大功率板条激光器、图像采集卡、远场相机、反射镜、变形镜等。

实验过程：

图1：高功率固体板条激光器指向稳定实验系统

图1为实验系统示意图，仍然以高功率板条激光器出射光束作为校正对象，实验装置在增加了255单元变形镜校正像差，以及有效通光尺寸为120mm×120mm的倾斜镜校正光束倾斜，此外增加了一台远场相机探测远场光斑用于对光束指向进行探测，像素尺寸5.6µm。

实验结果：

图2：校正前远场；(a).远场光斑(b).剖面图

图2为校正前某一时刻的光束远场光斑，校正前远场光斑光斑峰值、能量集中度较低。校正后峰值强度显著提升，光束质量由β=11.02提高到β=2.32。校正后的远场如图3所示。

图3：校正后远场；(a).远场光斑(b).剖面图

实验中，针对该高功率固体板条激光器的出射光束，分别用基于哈特曼波前传感器的平均斜率法、去除边缘子孔径的平均斜率法和基于远场光斑的探测方法对光束指向进行了探测和校正，图4为三种方法校正后的散布图。从结果得出去除边缘子孔径的平均斜率法能够改善平均斜率法的校正效果，其光束抖动的RMS和PV值均小于平均斜率法。

图4：三种方法光束指向校正结果；(a).平均斜率法.(b).去除边缘子孔径的平均斜率法.(c).远场探测法.(d).对比图.

图5为校正后光束抖动的频域分析。图中绿色曲线为运用基于夏克—哈特曼波前传感器探测的平均斜率法对光束指向进行校正后光束抖动的频域曲线，蓝色曲线为去除边缘子孔径的平均斜率法的校正结果，红色曲线为远场校正结果。图（a）为X方向校正结果，图（b）为Y方向校正结果。图（a）中绿色和蓝色曲线分别对比红色曲线可以看出，平均斜率法校正后存在更多低频和高频成分，采用去除边缘子孔径光斑的平均斜率法能够其低频成分，与远场探测校正结果相比更加接近，高频成分也有所降低。通过实验验证了禁边缘子孔径这一手段运用于平均斜率法来稳定高功率板条激光器光束指向的有效性。

图5：校正后光束抖动频域曲线；(a).X方向(b).Y方向

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