1．自研碟片头模组
自研碟片头模组采用32通泵浦结构，实现泵浦光吸收率＞97%的高效吸收。根据不同应用场景，开发了最大泵浦功率1 kW的TDH-1.1碟片头模组和最大泵浦功率2 kW的HPTD-2.1模组。
图4-1 碟片头的不同迭代版本
HPTD-2.1碟片头模组采用直径17 mm掺杂浓度7%的Yb:YAG晶体，可以获得最高1114 W的准连续光输出，如图4-3所示。并且晶体最高工作温度只有63℃。自研碟片头性能优异，可用于高功率大能量碟片激光器。
图4-2 碟片头工作状态下的荧光照片
图4-3 HPTD-2.1准连续输出测试实验照片和测试结果
2．自研普克尔盒
为了满足高功率碟片再生放大器的需求，自研了不同口径的水冷普克尔盒器件，图4-4展示了自研的水冷普克尔盒和测试照片。该普克尔盒采用两块尺寸为6×6×25mm3的BBO晶体（也可根据需求，升级至8×8×25mm3或者10×10×20mm3的BBO晶体），可以将驱动电压降低一半，以获得更高的重频。晶体安装在水冷外壳里，同时前后端面的陶瓷挡光板采用水冷方案，使得该普克尔盒可以用于高功率激光应用。
图4-4 水冷双晶体普克尔盒WPC-625D及其测试照片
3．百毫焦碟片再生放大器（100-200 mJ @1kHz）
采用自研碟片头模组TDH-1.1，开发了双碟片头再生放大器，可以获得压缩后100~200 mJ，重复频率1 kHz，光谱宽度为2.26 nm（图4-7），支持压缩后脉宽600 fs~2 ps，光光转换效率为26.83%，光束质量M2<1.27，101 mJ的采样测试结果见图4-5，216 mJ输出测试结果见图4-6。功率稳定性5小时测试为0.53%，见图4-7。
图4-5 连续基模激光输出测试结果
图4-6 216 mJ输出测试结果及脉冲成长图
图4-7 光谱测试结果和采样功率稳定性测试结果
4．单碟片多通放大器（>200 mJ 1 kHz）
为了进一步放大激光能量和输出，我们设计了单碟片16通/32通的多通放大器，可以实现2~4倍的放大倍率。该级放大器采用碟片多通放大方案，为避免光路中极小光斑损坏光学元件采用近准直光路传输，光路设计图和反射镜阵列布局图见图4-8。
对该多通放大器进行测试。经过优化，二级放大器在注入117 mJ的种子光后，可以放大输出最高253 mJ激光脉冲。其输出性能测试曲线和输出光斑见图4-9，工程机照片见图4-10。
图4-8 二级多通放大器光路设计图和反射镜阵列布局图
图4-9 单碟片多通放大器的输出性能曲线和输出光斑
图4-10 单碟片多通放大器工程机照片
5．双碟片多通放大器（>400 mJ，1 kHz）
为了获得更高的脉冲能量，单个碟片已经无法提取足够多的能量，需要在多通放大器中采用双碟片串联式,以获得更高的“储能”，即将泵光的能量存储在Yb:YAG碟片晶体中。因此该方案中，用2个高功率碟片头HPTD2.1和2块直径为20 mm的大口径碟片晶体作为增益介质。同样是采用近准直光路设计方案，见图4-11。目前双碟片多通放大器工程机的性能测试已经完成（测试结果见图4-12，分别为注入200 mJ和注入400 mJ时候的放大输出功率曲线）。双碟片多通放大器工程机见图4-13。
图4-11 双碟片多通放大器近准直光路设计图
图4-12 性能指标测试图
图4-13 三级多通放大器光路照片
6．光栅压缩器
光栅压缩器的光机设计如图4-14所示。目前完成光栅压缩器的安装和调试，并进行的脉宽压缩，测试结果见图4-15。
图4-14 光栅压缩器光机设计图和光栅照片
图4-15 光栅压缩器照片和压缩后的脉宽测试结果