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在光与物质相互作用等研究领域,高能高功率激光发挥着重要作用。目前,在高能高强激光紫外光学元件损伤机理研究的牵引下,本实验室正在建造一台具有高能高强输出能力的标准光源。作为“用户装置”,该光源必须具备高光束质量、高稳定性、高运行效率等特点。本论文对该激光装置的总体设计及关键问题进行了分析与研究。首先,根据用户需求与现有条件确定了激光装置输出指标。为了研究材料(主要是熔融石英和KDP晶体)的紫外损伤机理,激光缩束后在一定面积上(约1cm~2)通量需在30J/cm~2以上,所以,本装置设计输出水平优化点为100J/1ω/3ns和50J/3ω/3ns,光束口径Φ60mm。整个装置包括前端系统、预放系统、主放大系统、倍频系统、测量系统和集成控制系统六大部分。其次,设计了装置的总体构型、能流分布及光路排布。在确定输出指标后,考虑前端系统稳定输出能力,优化中间的预放和主放系统,确定了全系统的能流分布。设计了主放系统和后续倍频系统和测量系统的光路排布,全系统像传递,合理分布放大、滤波和隔离单元。光路整体规模庞大,故采用立体光路结构,分布在一个长7m宽1.5m高2.2m的桁架两侧,体现了装置的紧凑性。最后,分析了影响激光装置高光束质量、高稳定性、高运行效率的主要因素,并给出了相应的解决方案。由于规模庞大、器件繁多,为保证稳定性,装置主体固定在碳钢桁架上。采用大菲涅耳数传输、大空间软化因子等方法控制衍射效应;采用空间滤波器滤波和液晶光阀整形等方案提高近场光斑均匀性;通过控制B积分、双程离轴放大和避鬼点等方法防止元件损伤,提高装置的运行安全性。