高能固体激光系统输出光束波前畸变测量分析

单增益模块和系统输出光束波前畸变的测量与分析是MOPA系统进一步优化设计、光束质量主动闭环控制的核心，利用高空间分辨率、大动态范围波前测量系统，测量获得了研制过程各类型单增益模块的典型波前畸变特征，进一步分析结果表明，MOPA单增益模块的透射波前畸变主要是在板条宽度方向上两边缘区域的发散，消除整体倾斜和离焦后，可获得板条像质较好的区域和技术改进方向。

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MOPA系统全功率输出条件下，由于近场分布和波前畸变的耦合，精确测量其输出光束波前畸变难度更大，本项目利用超高分辨率、超大动态范围波前传感器获得了MOPA系统的输出光束波前畸变特性(见图1)，为自适应光学系统设计和MOPA光源系统进一步优化提供了技术支撑。

耐强光变形镜研制取得进展

变形镜是自适应光学系统的核心器件，特别是高能MOPA系统光束波前畸变空间频率相对较高、动态范围相对较大，且需要长时间接受强光辐照的工作条件，对变形镜的研制提出了更高要求[1]。

通过主动冷却和镀膜成功解决了变形镜长时间耐受强光辐射条件下镜面温升和镜面形变的问题，目前，研制的变形镜在额定工作条件下镜面温升[2]不超过3 ℃，镜面由于温升造成的面形变化值小于1 μm。研制的变形镜可用动态范围±4 μm，最大可校正离焦量20 μm；通过调节镜面厚度，镜面交连值可控制在10%~25%，为解决高能固体激光系统光束质量主动控制问题奠定了重要基础。

光束质量闭环控制

利用自适应光学系统波前畸变共轭补偿原理，对MOPA系统输出光束开展了光束质量主动闭环控制试验，本项目组创新性地提出基于波前过采样的变形镜闭环控制策略，采用超越变形镜空间带宽的波前畸变采样系统配置，既实现了对MOPA输出强光光束波前畸变的准确测量，又完成了长时间强光条件下的稳定闭环，试验结果表明，在设计功率和较长时间出光条件下平均远场光束质量达到4.06 。

控制(自适应光学)两大技术方向，结合高能MOPA系统的模块化结构特点，未来可在准确测量单模块透射波前畸变特性的基础上，在MOPA级间耦合系统中增加部分主动器件，从光源内部改善光束传输过程中的波前畸变特性，可望获得较好的主被动相结合的控制效果。继续致力于MOPA系统输出特性测试分析、变形镜性能改进和光束质量闭环控制算法以及闭环系统研究，可进一步提高系统集成化、工程化水平。（来源：中国工程物理研究院）