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大连相干光源超快激光系统

作者:时间:2019-07-23点击数:

驱动激光系统输出中心波长260 nm的皮秒脉冲光,照射到电子枪中无氧铜材质的光阴极上产生高亮度、高品质的电子束,系统主要包含皮秒激光器、三倍频、光束整形和诊断监测系统。皮秒激光器输出780nm脉冲光,经过放大倍数连续可调的望远镜调节光斑大小之后导入三倍频产生260nm紫外光。根据光阴极的量子效率曲线和电子束电荷量的要求,注入的紫外光单脉冲能量需要大于250μJ,780nm光斑大小连续可调可以保证三倍频在不同脉宽条件下始终有足够的转化效率。为满足电子束团发射度的要求,还需要对激光脉冲进行时间和空间整形产生平顶分布,采用脉冲堆积和像传递技术实现这一需求,同时将激光稳定地远距离传输到电子枪,在光阴极上的位置抖动范围为7 μm (rms)。所搭建的诊断监测系统可以实时给出激光能量、光谱、光斑分布等信息,整形后的脉冲时间分布精确细节可以通过和振荡器输出的飞秒光在两个偏振方向进行互相关扫描获取。目前已有两套驱动激光系统搭建完成,其中第二套是双脉冲系统,用于大连相干光源二期,两套系统所有参数经测量都满足或超过指标要求。

时间整形后的光强分布 空间整形后的光强分布

驱动激光系统

种子激光系统

种子激光的作用是在波荡器内对电子束进行能量调制,它决定了光源的波长可调谐性,相干性、脉宽和光谱。大连相干光源要求输出波长在50-150 nm可调谐,因此需要种子激光波长可调以输出不同波长的种子光对电子束进行调制。种子激光系统的激光器可以输出800nm的脉冲激光,有皮秒和飞秒两种工作模式可以选择,皮秒模式下可以通过光学参量放大器将波长扩展到240 nm-360 nm,飞秒模式通过光学参量放大器或三倍频盒子将激光器输出的800nm光的波长转换为同一波段紫外光。光学参量放大器和三倍频产生的不同波长的光能量不同,通常都高于波荡器调制所需要的激光能量,因此需要对不同波长的光脉冲能量进行不同比例的衰减,采用特殊设计的宽波段连续可调能量衰减器可以实现该要求,衰减后的激光采用像传递的方法被导入波荡器。种子激光系统同样包含一整套诊断监测系统,实时给出激光各项参数,包括对像传递光路上的光斑进行监测,光斑位置偏移时可以进行远程光路准直。种子激光系统投入使用后一直运转正常,为大连相干光源的长期稳定运行提供了重要条件。

光学参量放大器(LightConversion, Topas & NirUVis)的能量-波长曲线

种子激光系统

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