ELI Beamlines是如何開發(fā)高功率HAPLS激光束傳輸系統(tǒng)的？

ELIBeamlines專注于研究開發(fā)短脈沖輻射和粒子的二次源。它的主要目標(biāo)是成為一個(gè)真正的多學(xué)科，面向用戶的多佩瓦(1015w+，或1千萬億)激光基礎(chǔ)設(shè)施，以支持各種領(lǐng)域的突破性科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，包括物理學(xué)和天體物理學(xué)，化學(xué)，生物學(xué)，醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)。ELIBeamlines使用OpticStudio高效、可靠的系統(tǒng)建模和光束傳播來支持這些目標(biāo)。

挑戰(zhàn)

ELIBeamlines的最新進(jìn)展是其高重復(fù)率先進(jìn)千瓦激光系統(tǒng)(HAPLS)。HAPLS是有史以來建立的第一個(gè)二極管泵浦和最高平均功率千瓦系統(tǒng)(300瓦，10赫茲重復(fù)率)。HAPLS可以達(dá)到每平方厘米1021-1023瓦的聚焦強(qiáng)度，相當(dāng)于所有到達(dá)地球的陽光被聚焦到人類頭發(fā)的直徑。實(shí)現(xiàn)HAPLS的極高功率、短脈沖特性需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)驗(yàn)證和高度細(xì)致的光束傳播能力。

工程解決方案

ELIBeamlines項(xiàng)目的成功為組織和相關(guān)組織產(chǎn)生了持續(xù)的高資金穩(wěn)定性。這一點(diǎn)，再加上其技術(shù)為其他科學(xué)家提供的精度和前所未有的能力，使得ELIBeamlines高效實(shí)用地構(gòu)建系統(tǒng)至關(guān)重要。這確保了合作者能夠有效地一起工作，他們的發(fā)現(xiàn)能夠以及時(shí)和有效的方式帶給社區(qū)的其他人。利用OpticStudio，該團(tuán)隊(duì)模擬了光束在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)傳播過程中的相位到振幅調(diào)制，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，光束以離軸拋物線聚焦到100米的傳播距離。OpticStudio隨后被用于評估強(qiáng)度調(diào)制，并在新的HAPLS系統(tǒng)投入使用時(shí)預(yù)測可接受的相位誤差。

好處

OpticStudio支持HAPLS的子系統(tǒng)和光束傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，HAPLS是世界上第一個(gè)二極管泵浦和最高重復(fù)率的千瓦激光系統(tǒng)。

光束傳輸模型準(zhǔn)確地預(yù)測了自由空間光束傳播過程中的相位振幅調(diào)制不會(huì)導(dǎo)致高功率介質(zhì)涂層反射鏡的強(qiáng)度峰值超過激光誘導(dǎo)損傷閾值(LIDT)。

使用Zemax軟件可以在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)，而不是使用內(nèi)部代碼開發(fā)工作產(chǎn)生可能較低質(zhì)量的結(jié)果。

使用OpticStudio節(jié)省了數(shù)百萬歐元和兩到三年的開發(fā)時(shí)間，因?yàn)橥ㄟ^光束傳輸操作預(yù)測減少了工程和編碼的復(fù)雜性。

審核編輯：劉清