ELI-Beamlines：HAPLS激光束传输系统的设计、安装和调试

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High Power Laser Science and Engineering 2021年第2期论文：

S. Borneis, T. Laštovička, M. Sokol, et al. Design, installation and commissioning of the ELI-Beamlines high-power, high-repetition rate HAPLS laser beam transport system to P3[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2021, 9(2): 02000e30

欧洲极强光设施计划（Extreme Light Infrastructure，简称ELI）中位于捷克布拉格的ELI-Beamlines正致力于建造一套独一无二的真空光束传输系统，用于在非常长的距离上传输完全压缩的千兆瓦级激光。

发表在High Power Laser Science and Engineering 2021年第2期上的文章介绍了ELI-Beamlines装置P3实验靶室的高重复率先进千兆瓦激光(HAPLS)光束传输系统的主要工程设计工作、施工、安装以及早期调试。该系统将无需中继成像系统，在真空中引导30 J、30 fs、10 Hz千兆瓦激光。这是世界上第一个长度达100米的远距离高平均功率(PW)束流传输系统。它通过注入器潜望镜将HAPLS脉冲压缩器与位于四个实验大厅中的五个靶室连接起来。

在E3实验大厅中，等离子体物理组直径为4.5 m的P3靶室是该设施最大的靶室，首先连接到BT系统。在此过程中，最苛刻的工程挑战是所需的高振动稳定性反射镜支撑结构、高指向稳定性光机（100 nrad RMS机械）以及化学稳定性水平（≤ 100 ng/cm²）和颗粒清洁度（≤ 100级，即≤ 2个粒子/cm²）的要求，以保持电介质涂层高功率反射镜的高激光损伤阈值（0.8 j/cm², 30 fs）。这些反射镜具有极小的反射波前误差，在减去功率和像散（通过适当的目标抛物线对准可实现）后，在45°使用角度下，其峰谷误差仅为60 nm。

从压缩机经注入器到P3实验室的束流输送系统的拓扑结构

本文还介绍了一种利用直径1英寸的417 nm引导光迅速对准的新概念，该方法可以使整个系统快速、精确对准。测量的近场和远场与我们的光束传输模型预测一致。实验室直接用螺栓固定在建筑物的巨大底板上，非常稳定。当两台低温泵运行时（每台均为10000 L/s），HAPLS低功率光束目标上的径向指向RMS约为2.5 mrad。光束传输系统和实验室对指向不稳定性的影响几乎可以忽略不计。

一个由工程师、设计师和科学家组成的专门团队共同工作了数年，才完成了从最初的概念到束流传输系统的最终调试。该项目孵化了大量高度专业化的技术，使ELI光束线在短脉冲激光传输系统中处于独特的地位。

P3实验室内

即将进行的工作将是在ELI-Beamlines的多脉冲激光系统L4中的类似光束传输系统。由于采用了非常大尺寸的光学元件，相应的真空系统将基于直径为1000 mm的管道。就稳定性和指向性而言，该系统的建设将极具挑战性，如果成功的话，它将具备比前一个系统更加独特的性能。

编辑 | 都玮

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