2021年12月6日

ELI Beamlines 使用 OpticStudio 设计、安装和调试高功率、高重复频率 HAPLS 激光束传输系统

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ELI Beamlines 使用 OpticStudio 设计、安装和调试高功率、高重复频率 HAPLS 激光束传输系统

ELI Beamlines 是泛欧 Extreme Light Infrastructure (ELI) 项目在布拉格的附属机构,该项目是欧洲研究基础设施战略论坛(European Strategy Forum on Research Infrastructures,ESFRI)的成员。ELI Beamlines 设施专注于有关开发短脉冲次级辐射源和粒子源的研究。其主要目标是真正成为一个面向用户的多学科、多帕瓦级(1015 W+ 或 1 万亿)激光基础设施,以支持各种领域的突破性科学实验和应用,包括物理和天体物理、化学、生物、医学和材料科学。

为了产生惊人的短脉冲,并将其放大到多焦耳和千焦耳级别,以实现帕瓦和多帕瓦级功率,ELI Beamlines 使用了啁啾脉冲放大技术。最近,加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 通过与 ELI Beamlines 密切合作实现了一项新进展:设计并构建了高级高重复频率帕瓦级激光系统 (HAPLS)。HAPLS 是有史以来所构建的第一个二极管泵浦式帕瓦级系统(300 W,10 Hz 重复频率),且拥有最高的平均功率。

为了实现 HAPLS 的极高功率和短脉冲特性,必须要有严格的设计验证和高度精细的光束传播能力。ELI Beamlines 团队使光束通过离轴抛物线传播 100 米后在实验室中进行聚焦,并利用 OpticStudio 对该过程中的相位振幅调制进行了建模。在此基础上,ELI Beamlines 使用 OpticStudio 评估了强度调制,并预测了在调试新系统时可接受的相位误差。

与自己进行内部代码开发相比,通过使用 Zemax 的产品,ELI Beamlines HAPLS 光束传输团队大大减少了实现其设计目标所需的时间,且获得了更加优质的结果。

德国达姆施塔特 GSI 亥姆霍兹重离子研究中心的高级激光科学家兼帕瓦级激光系统专家 Stefan Borneis 博士(在 HAPLS 光束传输项目中担任 ELI Beamlines 的高级顾问和团队负责人)表示:“我们通过使用 Zemax 产品所采用的方法为我们节省了数百万欧元以及至少 2-3 年的设计时间,因为如果没有 Zemax,我们将需要面对额外的复杂性和工程设计。此外,我们的拥有成本大大降低,因为它是一个非成像系统。”

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