合束方式提高准分子激光输出脉冲能量稳定性

作者：刘墨林; 刘嘉仪; 王怡哲; 喻学昊; 方晓东; 游利兵

来源：红外与激光工程, 2024, 53(01): 135-143.

DOI：10.3788/IRLA20230309

• 准分子激光
• 脉冲能量
• 稳定性
• 相对标准差

为了获得稳定性更好、能量更大的准分子激光输出脉冲，对合束方式提高输出脉冲能量稳定性的可行性进行了理论推导、模拟实验以及合束实验研究。从理论推导得知，当激光输出脉冲能量符合正态分布时，多台激光器合束可以降低输出能量相对标准差。对三台输出脉冲能量分布特性符合正态分布的准分子激光器进行合束模拟实验研究，每台输出脉冲能量平均值约为153 mJ，脉冲能量相对标准差约为1%。两台准分子激光器合束时得到输出脉冲能量平均值为305 mJ、能量相对标准差为0.7%的准分子激光脉冲。三台准分子激光器合束时可以得到输出能量平均值为458 mJ、能量相对标准差为0.6%的准分子激光脉冲。使用两台准分子激光器进行三次实际合束实验，其中两台准分子激光器三次合束分别输出能量平均值约为355、350、330 mJ，相对标准差为1.3%、1.2%、1.4%的激光脉冲；三次合束后分别得到能量平均值为687、694、646 mJ，相对标准差为0.86%、0.79%、0.83%的激光脉冲。模拟实验以及合束实验都表明，合束后的能量相对标准差均小于单台能量相对标准差，即合束提高准分子输出脉冲的稳定性。因此，当单台准分子激光输出脉冲能量符合正态分布且平均能量相当时，多台合束可以有效提高激光输出脉冲的能量稳定性。