大型激光装置束间能量平衡能力综合分析方法

针对大型激光装置输出能量平衡能力,建立了束间均方根分析方法。构建了大型激光装置的光束能量观测数据变换过程,得到服从近似正态分布的变换数据,从而建立简便的束间能量平衡能力的均方根计算方法;基于全控图和选图,针对装置能量平衡能力短期变化提出均方差控制图,并定义装置平均失效强度函数,用于描述装置整体的能量平衡能力长期变化趋势。通过对调试数据的分析,验证了综合分析方法的可视性和高效性。

大型激光装置束间同步抖动的高精度测量

在多路激光组合使用的大型激光装置中,需要对不同链路输出的激光进行严格的同步控制,以获得更高能量和更高强度的激光脉冲。介绍了利用光谱干涉方法测量大型激光装置中束间同步抖动的基本原理,分析了光谱仪分辨率、束间固有同步延迟等参数对测量精度的影响。在实验上第一次基于光谱干涉方法获得了国内典型的大型激光装置(神光-Ⅲ原型装置)束间同步抖动数据。实验结果表明,神光Ⅲ原型装置的束间同步抖动优于2ps。该方法与目前常用的方法(光电管结合示波器测试方法或者条纹相机测试法)相比具有更高的精度。实验获得的结果为超高峰值功率激光相干合成技术路线和相关误差控制方案的选取提供依据。

大型激光装置精密同步系统总体技术研究

提出了一种用于大型激光装置的精密同步系统总体架构技术。该技术采用时钟及数据恢复、光级联技术成功地实现了多数量、多种类同步触发信号的有序组合,保证了同步触发信号的精度,获得的ps级精密同步触发信号的时间间隔抖动为:峰峰抖动小于100ps,均方根值小于10ps。

大型激光装置集中控制软件框架及组件设计

为研究适用于大型固体激光装置计算机集中控制系统软件开发模型,提出大型固体激光装置计算机控制系统软件控制框架及公共组件的分析、研究及组件设计方法。对软件框架的基本功能进行了分析,并对其组成及实现方法进行了描述,在此基础上建立了总体软件框架模型,设计和规范了可实现对象资源共享、代码复用、可移植及在对象间实现相互访问的公共设备、组件及其设计、开发方案。通过已建及正建的固体激光装置计算机控制系统的实例运行结果表明,该方案具备了高功率固体激光装置计算机集中控制系统的数十个分系统及上千台设备集中控制的可行性,为即将开展的大型固体激光装置计算机集中控制系统研制提供相应的技术支持。

面向大型激光装置的分布式控制软件框架设计

基于对大型激光装置结构、设备组件及其监控功能的分析和抽象,提取出全装置通用的软件设备及功能组件,设计了面向大型激光装置的分布式控制软件框架。作为集中控制系统软件构建的基础,该软件框架已应用于神光Ⅲ主机的集中控制系统,在提高软件复用度、减少软件集成调试时间、提高系统设计开发集成效率和总体性能方面起到了较好的作用。

基于大型激光装置的材料塑性变形行为微介观研究进展

微介观尺度下材料结构的实时演化行为是决定其动态力学性能的关键因素。大型激光装置作为集加载和诊断能力为一体的综合实验平台,为高温、高压、高应变率等极端条件下材料动态力学性能的微介观尺度研究提供了重要支撑。随着激光功率密度和脉冲整形能力的不断提升,实验所能探索的压力(10^1~10^3 GPa)及应变率(10^6~10^10 s^−1)范围不断突破;而利用激光打靶产生的高亮X射线脉冲作为探测源,建立动态衍射和成像技术,可以实现高空间和时间分辨率下材料塑性变形机制的实时原位研究。简要介绍了基于大型激光装置的原位微介观实验技术及其在材料塑性变形行为研究中的应用,系统梳理了近二十年来具有代表性的研究成果,阐明了相关研究对推动材料动态响应多尺度物理建模的重要价值。

基于机器视觉的大型激光装置自动装配系统研究

为满足大型激光装置建设及维护过程中的装配要求,将采用视觉辅助的自动装配系统应用于装置的装配作业,分析双目视觉测量系统的原理,详细阐述视觉辅助的自动化装配流程,并设计控制软件的架构,最后以大型激光装置的真空靶室维护工装为例,设计并分析靶室第一壁的拆装工装,对大型激光装置的建设及维护具有重要意义。

大型激光装置光学元件管理思路

光学元件是高功率大能量强激光系统的基石,光学元件管理上就成为一个重要环节。由于高功率激光系统涉及的光学元件种类多,数量大且参数各异,并且要管理光学元器件的进、出库、各类文字性记录及各种检测数据资料,特别是为了适应今后的光学元件的动态跟踪及全寿命管理的需要,建立一套有效的光学元件管理系统势在必行。为了实现管理的自动化,本文介绍了大型激光装置中光学元件的管理流程,并对相关工作的实现提出了相应的要求。

甚多束激光装置满足到靶最小能量的可靠性分析

甚多束激光装置打靶可靠性分解为到靶最小能量、能量平衡和打靶诊断三个指标。针对NIF光束对称设计和在同一分区的子集具有相同的可靠性,提出甚多束激光装置满足到靶最小能量的K类打靶故障树模型和简化分析方法;并对假定的分区子集可靠性的分组数据进行计算,分析大型激光装置的束数增加和不同打靶类型对打靶可靠性的影响趋势。研究发现:与多束激光装置相比,提高部件可靠性对于甚多束激光装置显得更加重要;设计柔性所提供的打靶功能多样性将有助于提升装置打靶可靠性。

“神光”装置中高压大电流放电电磁干扰

基于建立的放电回路理论模型和实际的电位实测结果,分析了“神光”装置中高压大电流放电电磁干扰现象及回路中有关参数的影响,并提出改善的方法,为解决装置中电磁干扰问题提供了重要的依据。

“神光”装置中电磁干扰减小措施及建议

基于建立的放电回路理论模型和模拟计算结果 ,提出了几种减少“神光”装置中高压大电流放电电磁干扰的重要措施 ,对有关措施进行了分析和说明 ,并阐述了“神光”装置中电磁干扰的预防建议。

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

TH741 2004064435 光学元件损伤在线检测装置及实验研究=Online inspection apparatus and experiments on optics damage[刊,中]/任冰强(中科院上海光机所.上海(201800)),黄惠杰…∥强激光与粒子束.—2004,16(4).—465-468 利用暗场成像原理.研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进装置的检测效果。图9参4(于晓光)

“3Q评估”在大型固体激光装置建设中的探索与实践

"3Q评估"作为一种有效的质量管理手段,最初应用于药品检测仪器和设备,对药品质量安全的管控有着良好的效果。近年来,"3Q评估"的管理效果日益凸显,逐渐被应用到其他行业和领域,并被借鉴到大型固体激光装置建设的质量管理中。通过多方调研,总结"3Q评估"概念的提出、国外大型固体激光装置NIF"3Q评估"的应用,梳理国内某大型固体激光装置"3Q评估"的应用方向--"4Q评估"及其具体要求,并分析该装置实施"4Q评估"的重点和难点。

一种装校设备的改进设计与研究

ORU装校设备是用于将光学元件安装在大型激光装置上的专用设备。针对因大型激光装置内部对操作人员来说是盲区所带来的干涉、碰撞等主要问题,提出在ORU装校设备上新增六维力和力矩传感器的改进设计方案,阐述构建思路,建立了动力学模型并加以分析。在装校设备样机上进行干涉试验,得到力及位姿曲线,对改进设计方案进行验证。试验结果表明,ORU装校设备的改进设计方案是可行的,解决了样机中存在的主要问题,提高了装校设备的自动化程度,达到了柔性装校的目的。

神光Ⅲ原型上扩展X射线吸收精细结构谱实验研究

介绍了在大型激光装置上进行扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱压缩物态参数测量的基本原理,以及为获得高质量EXAFS谱在神光Ⅲ原型装置上进行的实验研究。实验采用玻璃靶球、CH靶丸和金球作为EXAFS谱测量的背光源,通过多发次叠加、光子数累积的方法获得了信噪比良好的金属Ti在常温常压下的EXAFS谱,数据处理结果表明,实验测得的金属Ti EXAFS谱拟合结果与同步辐射实验拟合结果相吻合,表明实验设计的正确性与可靠性。对实验结果的分析表明,影响EXAFS谱质量的因素主要是光子计数、测量系统谱分辨率、噪声以及实验器件上的瑕疵。

正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器 ,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法 ,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中 ,成功地完成了对“神光 原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。

大口径光学模块在线拆装防卡死故障的技术研究

大口径光学模块是大型激光装置中的重要组成部分。随着激光装置进行高通量打靶实验次数的增加,光学模块会受到损伤,此时需要进行在线更换。大口径光学模块质量达到上百千克,在更换过程中主要依靠洁净保持箱和终端组件的轨道进行对接安装。随着拆装次数的增加,轨道会出现磨损或变形,在后续拆装过程中易出现光学模块卡死故障。通过对大口径光学模块卡死故障进行研究分析,提出采用“滚轮驱动+界面调控”的防卡死拆装技术,有效解决了光学模块在线拆装过程中的卡死故障难题。

上海光机所240mm口径旋光玻璃取得重要进展

近日,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心为大型激光装置研制的240 mm口径旋光玻璃取得重要进展并实现小批量交付。首批交付的研制产品厚度为24 mm,实现了全口径范围内无条纹、无气泡,透过波前畸变均优于λ/10（632.8 nm）,光学均匀性优于2×10-6。上海光机所旋光玻璃研制始于上世纪九十年代,

中国工程物理研究院计划建国内一流科学仪器研发基地

为了推动军民融合走向“深水区”，中国工程物理研究院（简称中物院）在四川绵阳召开的军民融合与重大科学仪器研发研讨会上表示，将通过开放融合国内外优势资源，加快重大科学仪器的军民合作研发、应用和产业化。围绕高新装备研发、应用和产业化，中物院形成了集理论、设计、材料、加工、检测、试验于一体的完整研发体系，拥有大型激光装置、神龙一号加速器等“买不进、引不来”

预电离效应对高功率脉冲氙灯光效的影响

随着ICF激光驱动器技术的发展，要求激光输出的能量和功率越来越高，激光片状放大器提供了装置总输出99％以上的能量，其典型的通光口径为Ф300mm×300mm（中国TIL装置）和Ф400mm×400mm（美国NIF装置）。为了提高储能效率，放大器多设计为多段式组合系统。相应地就需要大尺寸的脉冲氙灯，如弧长超过1500mm，达到Ф37mm。将预电离作为提高氙灯光效的有效途径已广泛应用于大型激光装置，文中研究了氙灯预电离参数对大尺寸脉冲氙灯光效的影响，包括预电离点灯以及泵浦脉宽的实验工作。