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上海光机所知识创新工程工作简报

（第二九一期）

2011年12月30日

神光II装置终端光学组件首件验证第二阶段实验取得新进展

2011年10月，上海光机所高功率激光物理联合实验室在神光Ⅱ装置和X光真空靶室进行的终端光学组件(Final Optics Assembly：FOA)首件验证第二阶段实验取得新进展。

联合实验室FOA攻关项目组在第一阶段验证实验取得较好结果后，继续展开了深入细致的研究工作，提出多项改进方法。本次实验主要进行了谐波转换效率、BSG能量采样、元件损坏、终端损耗等测试。图1是实验现场图，图2为靶面三倍频、靶面转换效率分布情况，图3为DKP晶体三倍频输出面的3ns/3ω0在Φ310mm三倍频光束净口径内平均能通量密度分布和三倍频转换效率分布情况。

图1 终端光学组件实验现场图

图2 实验中靶面三倍频和转换效率的具体参数分布图

图3 实验中晶体输出面的三倍频和转换效率的具体参数分布图(未示意出三倍频能量和转换效率的发次是用2ns光做晶体调试和终端损耗测试的发次)

实验过程中，项目组对终端组件的气流、压强和温度等工作环境进行了重点控制。通过颗粒计的检测，在激光打靶前后比较，气溶胶杂质可增加近两个数量级，具体单个排气口检测最大为1.2万个，而激光发射前在300个左右，前后为1：40，较第一轮实验的1：150有较大改善。检测情况如图4所示。

图4 气流吹除气溶胶效果图

本轮实验共进行了64发大能量打靶，3ns的基频激光能量在1000J至5000J之间。KDP混频晶体输出的三倍频平均通量密度大于2J/cm2为26发，大于2.5J/cm2为21发，发次为第一轮考核实验的两倍。三倍频激光输出最高通量为3.71J/cm2，三倍频激光转换效率最高为66.4%，与去年第一轮测试水平相当。终端损耗共进行了8发测试，靶场基频导光反射镜损耗为8.7%（实验前）和10.3%（实验后期元件损伤），终端损耗为14.1%（实验前）和26%（实验后期有极少数元件损坏后）。同时实验过程监测到在第45发开始倍频效率突然下降了近8%，经实验后分析，主要原因是由于第九路系统预放器件状态发生变化，隔离能力下降而引起的。

实验结束后，项目组对终端光学组件破坏情况和原因进行了详细分析。CPP基板、平板窗口和倍频晶体均未出现破坏；混频晶体、楔形镜和聚焦透镜均未出现严重的点状破坏、线状划痕和大块剥离等现象。本轮实验还解决了前轮实验中出现的气溶胶导致破坏现象。实验中BSG(主防溅射板)为终端中所有元件损伤最严重的，主要集中在出射面，即刻蚀面。有近多的φ1mm左右损伤点，以及两道50mm和10mm加工过程遗留的长划痕。次防溅射板在基频能量4000J以上运行10发左右就出现较严重损伤，主要表现为明显的坑点、划痕疵病和晶体加工条纹痕迹。此外，所有光学元件膜层表面均出现激光光束口径痕迹和近场衍射环痕迹，并且前部元件的损伤点或前表面损伤点能与后部元件损伤点或后表面损伤点相对应。

根据以上实验结果，高功率激光物理联合实验室认为FOA的改进已经取得了显著效果。（高功率激光物理联合实验室供稿）

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