神光Ⅲ原型装置主放大器热畸变模拟与优化冷却

"本文主要介绍了对神光Ⅲ原型装置主放大器的热畸变进行模拟研究的工作。研究中建立了一个包含热传输、热弹性力学和光学三个模块的综合模型，用于分析激光工作介质的温度分布及由此产生的热波前畸变。通过对模型的运用，研究人员发现可以通过优化冷却方案来控制激光工作介质内的温度梯度和平均温度，以满足装置运行期间的设计要求，减少剩余热波前畸变。此外，模型还被用来量化研究增益介质的热膨胀系数与热畸变之间的关系。" 在激光技术和高能物理领域，神光Ⅲ原型装置是一个重要的实验平台，其主放大器是整个系统的关键部分。在这个装置中，激光能量的放大过程中可能会因为各种因素导致热效应，进而影响激光质量。热畸变是指由于温度变化引起的光学组件形状的变化，这种变化会扭曲激光束的波前，降低激光的聚焦性能和能量传输效率。 为了理解和解决这一问题，研究团队构建了一个热畸变模型，该模型由三部分组成：热传输模块负责模拟热量在不同材料间的传递；热弹性力学模块考虑了材料因温度变化而产生的形变；光学模块则计算这些形变如何影响激光的传播。通过这个模型，研究人员能够预测和评估装置在运行时可能出现的热波前畸变，并找到合适的冷却策略以减小这些影响。 研究结果显示，通过优化冷却方案，可以有效地降低激光工作介质的温度梯度，保持整体温度在可接受范围内，从而保证剩余热波前畸变符合设计标准。这意味着在实际操作中，可以通过精细调控冷却系统来提高激光系统的稳定性和性能。 此外，增益介质的热膨胀系数是影响热畸变的另一个重要因素。通过模型的定量分析，研究者发现增益介质的热膨胀特性与热畸变之间存在直接联系。这为选择或设计适合的增益介质提供了理论依据，有助于进一步改善激光器的性能。 这项研究为理解和控制神光Ⅲ原型装置中的热畸变问题提供了有力工具，对于提升激光系统的整体效能和稳定性具有重要意义。未来的研究可能将进一步细化模型，探究更多影响热畸变的因素，以实现更精确的预测和控制。