高功率固體激光裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及綜合評估方法研究.pdf

1、慣性約束聚變(ICF)研究是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)研究的一項(xiàng)重要領(lǐng)域，對于新型能源的開發(fā)具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和重要的應(yīng)用價(jià)值。 用于慣性約束聚變研究的新一代高功率激光驅(qū)動器是運(yùn)行在高功率、高負(fù)載條件下的大型復(fù)雜激光裝置，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、建造費(fèi)用高昂，且建造過程涉及一系列多學(xué)科物理、技術(shù)和工程問題。在高功率激光驅(qū)動器的建造過程中進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對于提高裝置總體性能價(jià)格比，平衡工程難度，降低工程建造風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。 在此研究背景下，本論文系

2、統(tǒng)研究了高功率激光裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)討論了激光放大系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計(jì)優(yōu)化，并在優(yōu)化設(shè)計(jì)需求牽引下，建立了我國第一套高功率激光裝置綜合評估體系，從理論上科學(xué)、合理地比較了各設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)，為最終總體技術(shù)方案的確立提供了必需的評判標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。本論文工作是高功率固體激光裝置總體技術(shù)研究的重要組成部分，以我國在建的神光Ⅲ激光裝置設(shè)計(jì)建造為依托，開展了一系列的研究工作，主要研究內(nèi)容及成果包括以下部分： 1.詳細(xì)討論了高功率固體激光裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)過

3、程中的基本科學(xué)理論及技術(shù)問題。重點(diǎn)分析了釹玻璃固體激光放大器的工作原理及放大理論。本著優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)性能價(jià)格比的總體目標(biāo)，討論了影響系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率的三個主要環(huán)節(jié)，即激光放大器的儲能效率、激光放大器儲能的提取效率及三倍頻能量轉(zhuǎn)換效率等，并分析了各環(huán)節(jié)的影響因素。分析了優(yōu)化設(shè)計(jì)所要考慮的邊界條件：一是裝置在短脈沖(≤1ns)運(yùn)行條件的B積分限制，即裝置的功率受限條件；二是裝置在長脈沖(>；3ns)運(yùn)行條件下的光學(xué)元件的損傷閾值，即