激光原型装置结构稳定性指标划分理论及检测.pdf

第20卷第7期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．20，No．7 HIGHPoWER PARTICLEBEAMS 2008年7月 LASERAND Jul．，2008 文章编号： 100l一4322(2008)07—1129一05 激光原型装置结构稳定性指标划分理论及检测。 张军伟1’2， 周 海2， 周 忆1， 冯 斌2， 王时龙1， 林东晖2， 景 峰2 (1．重庆大学机械工程学院，重庆400044；2．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900) 摘要： 结构稳定性是lcF驱动器一个重要的设计指标。根据激光原型装置(TIL)多程放大、框架式设 计的特点．结合矩阵光学对单个光学元件对光束漂移的影响进行了分析，综合不同光学元件对光束漂移的影 响。建立了光学元件稳定性指标分配的数学模型，根据原型装置特点对数学模型中各参数之间的关系进行了确 定，求解得到了装置内各个光学元件的稳定性指标，以此作为光机系统结构稳定性的设计要求。经过对原型装 置光路稳定性指标的测试，光路稳定性漂移。方向和了方向均方根值为2．78弘m，峰谷偏差值z方向和j，方向 分别为14．4弘m和15．60弘m。结果表明原型装置结构稳定性漂移满足设计要求，稳定性指标划分方法合理。 关键词：激光原型装置；光学元件I稳定性指标分配；光束漂移 中图分类号：TH204 文献标志码： A 受控热核聚变是解决未来能源需求的有效途径，惯性约束聚变ICF的提出为受控热核聚变的实现提供了 学元件的加工、装置的建造带来了挑战。装置的结构稳定性是一个很重要的设计指标，而装置要求每路激光总 标准确、合理地分配到每个光学元件上，进而对光机构型提出要求，最终使建造的装置满足稳定性设计要求是 装置建造过程中面临的一个难题。国外采用有限元法计算各激励源对光机系统稳定性的影响[}61，以此为基础 对稳定性指标进行划分，但这种方法需要确定装置的结构之后才能够进行，并且需要大量的计算。国内有学者 采用线性加权理论对稳定性指标进行划分[7]，但这种装置一般都是实验装置，很难找到有经验的专家给出权重 指标。本文从装置结构本身入手，经过对相应结构合理地简化，结合光传输理论，对激光原型装置(TIL)的稳 定性指标进行了划分。 1激光原型装置光路结构分析 惯性约束聚变的基本原理就是通过高能激光束压缩充满氘氚气体的靶球，最终实现核聚变。高功率固体 激光装置的研制就是为实现这种核聚变提供物理条件，目前多采用多程放大结构以提高驱动能量，因此每束光 要经过很长路线的传输，并经过各种类型的光学元件。光束传播基本路线如图1所示。 蚕=～ PP 《0＼ 。鑫。。 FL Fig．1Schematicofbeam propagation 图1光束传播路线示意图 -收稿日期：2008一。卜24I修订日期：2008一06—30 基金项目：国家高技术发展计划项目 zjw425@163．com． 作者简介：张军伟(1981一)，男，博士研究生．研究方向为机电系统分析l 万方数据 1130 强 激 光 与 粒 子 柬 第20卷 不同结构的高功率固体装置对稳定性要求会有差别，目前采用较