高光束质量高能二极管抽运固体激光器（DPSSL）是激光等离子体相互作用、硬X射线产生和惯性聚变能（IFE）等许多应用的重要光源。
由于作为抽运器件的激光二极管（LD）具有有限的发射功率密度，因此在DPSSL中需要使用大尺寸的LD堆栈以获得高抽运功率。然而大尺寸的LD堆栈很难制造成一个集成的堆栈，这是由于集成堆栈内部的温度分布不均匀，导致LD发射光谱展宽和输出激光能量下降，因此人们将其划分为一个LD阵列。当采用阵列光束抽运时，输出的近场激光也呈现为相同的阵列光束，但光束质量较差。因此有必要提高激光阵列光束的光束质量。
变形镜（DM）作为自适应光学中的关键器件可以用来校正波前畸变，对改善高功率/高能激光的光束质量具有重要的作用。但需要注意的是，在目前的文献中，入射到变形镜的激光光束大多是单光束而不是阵列光束。因此，有必要开展利用变形镜来控制阵列光束质量的研究，以获得最佳的输出。
清华大学黄磊研究员带领的课题组提出了采用自适应光学和光束列阵优化的方法对具有阵列近场光束的高能激光器进行光束质量控制。首先，课题组在一个12.2 J、10 Hz Nd:YAG板条放大器中，得到近场光束呈3×1阵列、光束质量为10.89倍衍射极限（TDL）的激光输出。然后利用一台具有116个致动器的变形镜对激光的波前畸变进行校正，使光束质量提高到了5.54倍衍射极限,但还需继续提高。
图 变形镜对3×1和1×1分布的阵列光束的校正结果。(a)-(d)近场光强分布；(e)-(h)远场光强分布。
进一步仿真结果表明，变形镜的校正能力和校正后的光束质量均与光束阵列密切相关。单光束在校正后会得到衍射极限的光束质量。在10.7 J、10 Hz Nd:YAG板条放大器的实验中，采用抽运光匀化器将3×1光束阵列匀化成单光束，再经过具有116个致动器的变形镜校正后，光束质量由匀化前的5.54倍衍射极限提高到了匀化后的1.57倍衍射极限。
这是首次对高能DPSSL阵列近场光束质量控制的研究。相关成果发表在Chinese Optics Letters 上。
该研究团队的黄磊研究员指出：“高光束质量对于高能激光器而言既是一个目标，也是一个挑战，而本研究工作为在更高能量下获得更好的光束质量提供了一种可能的途径。”
目前，课题组在10 J级的激光器中获得了光束质量为1.57倍衍射极限的激光输出。希望在将来的工作中，通过进一步匀化抽运强度和提高变形镜的校正能力，可在100 J级的高能激光器中获得光束质量优于1.50倍衍射极限的激光输出。
论文链接：http://www.opticsjournal.net/Articles/abstract?aid=OJ71738807dfe9b5c9
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