[发明专利]一种激光倍频晶体频率转换效率测量系统及性能表征方法

说明书

一种激光倍频晶体频率转换效率测量系统及性能表征方法，该系统包括高刚度基板、载物板、晶体固定架、X、Y向精密电动平移台、激光器、激光接收器；通过X向和Y向平移台的交替间续运动，激光接收器对倍频晶体通光口径表面进行逐点采样，获取倍频后的激光功率值；在高洁净光学测量环境中进行大口径激光倍频晶体频率转换性能表征操作时，在完成初始操作后，测量系统可在其控制器模块的控制下自动按特定轨迹完成采样并计算出用来表征倍频晶体频率转换性能的值；本发明测量系统可满足大口径激光倍频晶体频率转换效率高效精密测量需求，表征方法科学、简明，适用于高功率惯性约束聚变激光器中倍频晶体频率转换效率影响研究和现场装配校准测试。

技术领域

本发明属于光学元件精密测量技术领域，涉及高功率固体激光驱动器中的大口径倍频晶体元件频率转换效率的精密测量，特别涉及一种激光倍频晶体频率转换效率测量系统及性能表征方法。

背景技术

激光倍频是利用非线性晶体在强激光作用下的二次非线性效应，使频率为ω的激光通过晶体后变为频率为2ω的倍频光。在高功率固体激光驱动器中，高能激光束的二次谐波转换通常由大口径KDP晶体实现。不同的晶体生长方式、加工方法和装配工艺都会导致KDP晶体的面形精度和折射率均匀性发生变化，从而对晶体元件频率转换效率造成显著影响，倍频晶体频率转换效率的高低直接决定着靶心能量密度的大小，对整体装置的运行性能起着至关重要的作用。

当前，我国最大的高功率固体激光驱动器中大口径KDP晶体元件频率转换效率的测定采用的是中心点检测的方式，然而实际工况下每束激光口径超过300mm，由于通光口径内晶体的面形精度和折射率均匀性的变化，仅利用中心点测量所得到的倍频效率值无法准确表征KDP晶体整个通光口径内的频率转换效率。为了通过调控晶体面形或折射率分布来实现更高的终端能量密度，我国亟需可以测量晶体元件全通光口径内倍频效率的实验平台，此外，还需要配套的全通光口径晶体倍频性能的表征方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，从满足高功率固体激光驱动器对大口径激光倍频晶体频率转换效率全口径精确高效测量的迫切需求出发，本发明的目的在于提供一种激光倍频晶体频率转换效率测量系统及性能表征方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种激光倍频晶体频率转换效率测量系统，包括：

高刚度基板1，为矩形平板，用以安装载物板2和X向精密电动平移台5；

载物板2，四脚固定在所述高刚度基板1上，用于承载KDP晶体元件4；

X向精密电动平移台5，固定在所述高刚度基板1上，用于承载Y向精密电动平移台6，并实现X方向水平移动；

Y向精密电动平移台6，固定在所述X向精密电动平移台5中心位置，用于安装激光器7，并实现Y方向竖直移动；

激光器7，固定于U型转接架8一端，用于产生基频激光；

U型转接架8，固定在所述Y向精密电动平移台6中心位置，用于连接激光器7与激光接收器9，确保在平移台运动过程中，激光接收器9与激光器7相对位置保持不变；

激光接收器9，固定于所述U型转接架8另一端，其内部为倍频效应测量光路，用于测量透过KDP晶体元件4后的二倍频激光功率；

控制器模块10，包括控制器、计算器、显示屏16、控制面板17以及数据传输接口，一方面用于实现所述X向精密电动平移台5和Y向精密电动平移台6的运动控制，通过所述X向精密电动平移台5、Y向精密电动平移台6的交替运动实现对所述KDP晶体元件4通光口径的遍历式测量；另一方面，实现对所述激光器7和激光接收器9的初始设置、实时监控和数据处理。

所述载物板2上设有3个微调旋钮12，用于调节KDP晶体元件4与激光垂直。