非均匀辐照下TCT结构光伏阵列输出特性研究

网络状连接方式(Total-Cross-Tied,TCT)结构光伏阵列在组件表面辐照度轻度不均匀情况下输出稳定性最优,其阵列输出特性具有重要的研究意义。文章以一种基于Matlab/Simulink中S-Function Builder模块建立的光伏组件仿真模型为基础,从组件电流电压变化的角度分析了TCT结构光伏阵列在非均匀辐照下的输出特性曲线,结果表明:TCT结构光伏阵列在不同失配条件下具有不同输出特点,为以后电站的建设规划与运营维护提供了参考依据。

强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术

基于几何光学和衍射积分理论，以光楔列阵聚焦光学系统为典型实例，对强激光的空间整形和靶面均匀辐照技术作了理论分析和实验研究。

神光Ⅲ原型装置直接驱动均匀辐照设计及在快点火中的潜在应用

研究了基于间接驱动设计的神光Ⅲ原型装置在直接驱动方式下提供的辐照均匀程度,在考虑激光瞄准偏差以及激光束间能量偏差的情况下,通过优化激光光斑内部光强分布实现了球靶表面较高程度的均匀辐照。研究表明光强均方根随激光偏差的减小而降低。在优化结果基础上,分析了优化光强与实际光强的联系,指出可通过同步放缩具有长度量纲的量调整靶球表面平均光强,为后续靶设计提供了依据。最后,研究了优化结果在直接驱动快点火技术途径下的应用,分析了导引锥对激光传输的影响,表明当导引锥位于靶球两极方向,并且半锥角小于30°时,导引锥对锥外部靶球表面的光强分布影响较小,优化结果亦可应用于直接驱动快点火。

无规位相板靶面均匀辐照光学系统研究

为了探讨用无规位相板实现靶面均匀辐照光学系统的特点，首次进行了靶面在离焦情况下辐照均匀性的实验研究。实验结果表明：靶面在聚焦透镜焦面前后较大范围内均可得到均匀辐照，靶面上光强起伏的平均峰间距小于８μｍ。

强激光的靶面均匀辐照和光束匀滑技术

惯性约束核聚变(ICF)的研究对解决当今世界面临的能源危机具有重要意义.为实现ICF聚变点火,要求聚焦到靶面的强激光具有很高的均匀性.分析了实现激光光束匀滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法,得出各技术手段的性能特点及适用条件.

基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照

在直接驱动惯性约束聚变中,实现靶丸均匀辐照对靶丸压缩特性至关重要,通常要求靶丸表面辐照不均匀度小于1%.现有很多优化高功率激光装置均匀辐照性能的光束排布方案,但受到实际入射光束参量的限制,系统均匀辐照性能难以实现最优化.由于初始辐照不均匀度对靶丸对称压缩特性至关重要,为进一步提高靶丸初始辐照的均匀性,并增加系统对打靶过程中由于靶丸直径变化引起的辐照不均匀的宽容度,从而实现靶丸的中心对称压缩,本文对靶丸表面光束的辐照不均匀度进行了数学分析,并研究了不同入射光束参量下的单光束因子项及其对靶丸均匀辐照的影响.结果表明:对于已知的光束排布结构,存在最优的入射光束参量,使辐照均匀度最高.证明了通过优化入射光束参量提高系统均匀辐照性能的可行性.此外,研究表明单光束因子项与几何因子项存在一定的匹配关系,可通过分析几何因子项的特征,求取与之匹配的单光束因子项,进而获得最优的入射光束参量.本工作为直接驱动靶丸均匀辐照系统的设计和优化提供了一种有效的方法.

激光直接驱动聚变球靶的完全均匀辐照

通过分析球形靶面辐照不均匀度的球谐模，提出了用有限束光实现球靶完全均匀辐照的一般条件，为优化设计多光束辐照系统和评估球靶的辐照不均匀度提供了依据。文中还例举了能实现靶面完全均匀辐照的多光束系统。

非均匀辐照下密集阵列聚光光伏系统的性能研究

近年来对密集阵列聚光光伏系统(DA-CPV)的研究日益受到重视。DA-CPV系统可结合各种不同形式的光学聚光设备,其电池模块通常工作于高聚光比、高温、非均匀光照条件下,因此系统的输出特性随外界工作条件改变而变化,其关联机制和影响因素需进一步分析研究。该文利用Matlab/Simulink建模,对不同阵列布置条件下的DA-CPV系统输出特性进行仿真计算,形式包括串联系统、8×2串并联系统、8×2全连接系统和全连接系统。并针对不同光照分布、不同串联电阻值条件进行仿真模拟,得到不同工作条件下输出特性曲线。经对比分析认为,全连接方式输出电流最大,8×2全连接方式以及8×2串并联连接方式输出功率、电压最大;存在最佳聚光比使得系统光电转换效率最大;串联电阻增大将使得系统输出功率显著降低。

“神光Ⅱ”装置靶面均匀辐照系统的优化设计

利用小透镜列阵均匀化技术 ,针对“神光 Ⅱ”出射光束近场光强特殊分布 (有大面积光强为零的区域 )的情况 ,通过对主聚焦透镜及小透镜列阵组合系统的优化设计 ,实现了靶面光强的大光斑均匀辐照 ,并利用其驱动平面铝靶 ,获得了具有大范围良好平面性的冲击波发光信号。

焦斑可调的透镜阵列均匀辐照光学系统

提出用两组透镜阵列与非球面透镜组成焦斑可调的均匀辐照光学系统,可实现靶面光斑尺寸在几微米到几毫米的范围内连续可调,并且能将圆形入射激光束变换为方形均匀焦斑,同时满足二维激光光束形状的改变和强度空间分布均匀化的要求。应用矩阵光学、衍射积分理论,详细分析了它的工作原理,给出了系统优化设计参数和详细的数值计算结果。模拟计算结果表明,当靶面离焦量为Δz=2 mm时,x,y方向平顶区的不均匀度分别为η_x =4．6％,η_y=5．3％,能量利用率达到95．3％,基本上达到了设计要求。Zemax光学设计软件的仿真实验测试结果与理论分析结果吻合得很好。

采用光谱色散平滑和连续相位板实现靶面均匀辐照的实验研究

为了改善高功率激光装置的靶面辐照均匀性,在神光-Ⅲ原型装置的一路光上开展了结合光谱色散平滑(SSD)和连续相位板(CPP)的高通量实验研究.实验基于调制频率9.2 GHz的体相位调制器开展,输出的相位调制脉冲光谱展宽稳定,脉冲波形顶部剩余调制很小.结果表明SSD色循环数为1时预放和主放各级空间滤波器过孔顺利,包含焦斑95%能量的通量对比度由窄带时的1.71下降到加SSD和CPP时的0.47.三倍频光脉宽1 ns,能量1115 J时,CPP和终端光学组件元件未见损伤.通过实验解决了在高功率激光装置上采用SSD和CPP进行靶面均匀辐照的若干关键技术,为将其应用于物理实验奠定了坚实基础.

无规位相板在实现靶面均匀辐照方面的性能分析

数值分析的结果表明：尽管实际辐照靶面的激光光束其振幅和位相是涨落变化的，但是，使用无规位相板同样能改善光束辐照靶面的均匀化程度；无规位相板取不同的无规位相分布对靶面辐照均匀化的影响较小。还讨论了靶面离焦时其光强分布的变化情况。

基于简单透镜列阵的可调焦激光均匀辐照光学系统研究

本文对基于简单透镜列阵的大口径激光均匀辐照光学系统的调焦能力进行了研究,结果表明,改变透镜列阵与靶镜之间的距离即可方便地改变靶面上光斑的大小.文中详细分析了相关参数对调焦能力的影响,并在此基础上设计出一个实用的光学系统.用数值方法模拟了激光束通过光学系统后的传输,发现尺寸不同的靶面光斑具有基本一致的强度结构特征.定量地分析了光斑内部散斑间隔、调制对比度、顶部不均匀度及能量集中度等描述光斑均匀辐照质量的指标,并研究了它们随靶面离焦量的变化关系.

用楔角偏差改善正交光楔列阵大尺度的辐照均匀性

用楔角偏差的方法能有效的改善正交光楔列阵系统(SWA)的大尺度辐照均匀性. 基于标量衍射积分方法和旁轴矩阵光学方法,进行了详细的分析,给出焦斑光强分布特性的理论计算和实验结果,并给出了最优设计参数.

ICF中光束平滑及靶面辐照均匀性技术评述

由于激光的高强度 ,它成为惯性约束聚变的首选驱动器。但为实现聚变靶丸的均匀压缩 ,必须提高激光的辐照均匀性。分析了惯性约束聚变中实现激光光束平滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法 ,得出各技术手段的性能特点及适用条件。

利用光学积分器提高太阳模拟器辐照均匀性的分析

介绍了光学积分器的光学结构及其工作原理,阐述了利用光学积分器提高太阳模拟器辐照面均匀性的几种方法,并讨论分析了光学积分器像差、光通道数目的选取、边缘补偿、适当扩大积分器口径及投影镜离焦对系统辐照面均匀性的影响。这些将对光学积分器的优化设计具有一定的指导作用。

神光Ⅲ主机极向驱动靶丸表面辐照均匀性

极向驱动是在间接驱动构型的激光装置中,通过重瞄各束激光的位置,实现较均匀的靶丸表面激光辐照,以研究直接驱动惯性约束聚变的关键物理问题.介绍了神光Ⅲ主机装置的激光排布和焦斑特点,以及激光束重瞄方法和靶丸表面激光辐照均匀性优化原则.给出了三阶和五阶超高斯近似下的激光焦斑强度分布,Φ540μm靶丸在能量沉积满足cos^2γ和cosγ假设时靶丸表面最均匀辐照的移束参数,以及二维辐射流体程序模拟最优移束时的内爆对称性结果.二维模拟结果表明,按cos吖假设移束的热斑更对称.分析了激光的束间功率不平衡、激光束重瞄精度和靶丸定位精度对靶丸表面辐照均匀性的影响.模拟结果表明,为了不显著降低靶丸表面辐照均匀性,需要将束间功率不平衡控制在5%以内,激光束重瞄精度和靶丸定位精度控制在7μm以内.

甚多束激光直接驱动靶面辐照均匀性研究

针对甚多束激光辐照下的直接驱动靶面光强均匀分布开展了系统研究.利用球谐模分析选定了可实现均匀辐照的靶面弹着点极角分布,并通过数值模拟确定了以等效48束激光直接驱动辐照下靶面三环弹着点极角位置分别为22.4?,47.7?和73.6?.基于特定装置构型分析了实现极向直接驱动时对各路激光指向的修正,并对光束截面焦斑进行了优化,实现了极向直接驱动下的靶面均匀辐照.

激光入射孔径对柱形腔靶辐照不均匀度的影响

研究了激光入射孔径对柱形腔靶中ｌ＝２阶靶丸辐照不均匀度的影响，计算得到了激光入射孔径对辐照不均匀度随时间变化的影响可以用源于某一固定点的一族曲线来描述。此固定点是由与激光光斑的位置决定的，与腔靶的半径和入射激光束的入射角有关，而与激光入射孔径的大小无关。辐照不均匀度随时间的变化是由激光光斑的辐射温度的变化和腔壁辐射温度的变化决定的，激光入射孔半径的大小影响着辐照不均匀度随时间变化的曲线的梯度，入射孔越大，曲线的梯度就越大。

激光辐照均匀性与相息相位板计算研究

分析激光 聚变中的辐照 均匀性（ 光滑化） 原理和方法，对相 息相位板（ Ｋｉｎｏｆｏｒ ｍ Ｐｈａｓｅ Ｐｌａｔｅ Ｋ Ｐ Ｐ） 进 行理论分析和 计算研究。结果表 明，最佳 集能效 率可到 ９６ ％ ， 最小 的不 均匀 性可 到１４ ％ 。对 我国激光聚变中 的辐照均匀性