远红外激光器的优化和主动稳定用于NSTX-U高极形波数散射诊断的远红外激光

科学领域:

• 等离子体物理学的物理学
• 激光工程 激光工程
• 核聚变能源研究研究

背景情况:

• 远红外激光 (FIR) 参数对于融合器件的激光辅助诊断至关重要.
• 波束质量直接影响测量的空间分辨率和信号噪声比.
• FIR激光输出功率的不稳定性会影响诊断的准确性.

研究的目的:

• 开发一种系统的控制方法,以提高FIR激光束质量.
• 为了优化镜子对齐,并实施实时反,以调整腔长度.
• 为了稳定FIR激光输出功率,用于先进的等离子体诊断.

主要方法:

• 使用150W的CO2激光器作为源,与HeNe参考激光器对齐.
• 研究了FIR光束强度对气压和热膨胀的敏感性.
• 设计并实施了反控制模块,用于主动腔长度调整.
• 保持高甲酸气压 (>190 mTorr) 稳定运行.

主要成果:

• 确定1μm空腔扩张可以将输出功率稳定性降低三分之一.
• 通过使用主动反控制,成功地将FIR激光输出功率稳定到大约30mW.
• 在高甲酸气压下证明可靠的FIR激光操作.

结论:

• 优化的FIR激光束质量提高了核聚变研究的诊断能力.
• 积极反控制对于保持稳定的FIR激光输出功率至关重要.
• 增强的FIR激光系统将部署在国家球体体实验-U上,用于电子规模的流研究.