用于激光核聚变装置的光路自动准直

介绍了用于激光核聚变装置光路自动准直系统，讨论了光束位置探测器，激光器，微机等技术问题。实验结果是自动光轴调整精度为光束直径的±１％。

激光核聚变装置中基于像传递的激光自动准直技术研究

基于像传递的激光自动准直技术是提高准直准确度、增加稳定性的好方法。本文在理论上用两维快速傅里叶变换（ Ｆ Ｆ Ｔ）分析了准直中基于像传递的近远场信号对图像处理影响； 在光束近远场像面上引入十字叉丝， 并以“神光”装置的某一级空间滤波器为例， 计算出光束直径一定时合适的十字叉丝尺寸； 最后通过实验确定了基于像传递的自动准直技术的具体实现系统。

神光Ⅱ升级装置远场准直系统研究

用于实现光束调整的自动准直系统不仅是保证高功率激光装置高效、安全、可靠运行的关键子系统,同时也是保证光束近场和远场质量的关键要素之一.通过巧妙的光栅制作和照明成像系统设计,实现了高精度、模块化的远场准直系统.其特点在于利用光栅的衍射特性,实现了远场焦斑和基准的同时离轴取样.此系统在神光Ⅱ升级装置预放系统的实验结果表明,其光栅基准的复位精度优于8μm,准直过程中基准的抖动低于0.59μm;准直完成后,焦斑中心和基准中心的最大偏差优于10μm.此系统在实现了高精度取样、准直的前提下,不仅降低了对成像系统稳定性的要求,同时节省了巨大空间,为保证神光Ⅱ升级装置的顺利研制,以及实现整个系统的集成化、模块化提供了有力支撑.

基于以太网的自动准直系统研究

自动准直系统是确保高功率激光驱动器高效、安全、可靠运行的重要子系统之一,同时也是保证光束质量的主要手段。通过构建以太局域网并使用高性能的数字网络CCD来完成图像的获取和传输,直接将光束图像转换成数字信号并通过以太网输出,实现了光束近远场图像的网络化处理;引入高斯平滑滤波算法来提高光束近远场图像处理的误差计算精度,同时将模糊算法运用到步进电机调整过程中,使得系统准直时间大幅缩短。通过在神光II第九路装置上进行实验验证,表明系统能在5min之内顺利完成全部调整工作,其近远场图像获取和处理精度均可达1pixel。

20TW亚皮秒激光系统(SPS)与中子产生实验研究

利用啁啾脉冲放大技术 ,建成了一台基于钕玻璃放大器 10 5 3nm波长的亚皮秒超短脉冲激光系统 (SPS)。系统的输出峰值功率大于 2 0TW ,靶面最高能量可达 16J ,采用离轴抛物面反射镜聚焦 ,在靶面上获得 2× 10 18W /cm2 的激光功率密度 ,以此激光脉冲轰击氘化聚苯乙烯平面靶 ,获得单次发射最高 2 4× 10 4个中子产额。

四程放大自动准直系统数学模型研究

针对高功率激光装置四程放大系统的特点,利用矩阵光学原理,建立了四程放大准直系统的数学模型;基于此模型,设计了四程放大系统的准直调整方案;得出了近、远场偏移量与调整量关系的解析解.

基于同轴照明和光栅取样的激光束准直远场监测系统

利用高功率激光装置中间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,结合插入的负透镜发散激光来同轴照明小孔,设计出一套新型光路远场监测方案。该方案利用光栅衍射可以灵活取样激光远场,并且在实验平台上进行了实验验证。实验结果表明,共远场监测系统的准直精度达到小孔直径的1.42%,能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求。

光栅取样远场监测系统精度分析

光束自动准直系统是高功率激光惯性约束聚变装置的重要子系统,激光远场监测技术是光束自动准直系统的关键技术,基于光栅取样的新型远场临测系统可以利用光栅衍射灵活取样激光远场。对影响光栅取样系统远场监测精度的主要因素进行了分析,结果表明,系统误差为小孔直径的7.49%,包括投影误差和斜成像误差;随机误差小于小孔直径的1%,包括物像关系误差和衍射光耦合误差。

神光Ⅱ第九路光路自动准直系统研究

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中。针对神光Ⅱ第九路装置,设计了一套可行的准直方案,并在装置上进行了实验。实验结果表明,自动准直系统能够在15min内顺利完成光路的自动调整,小口径近场调整准直精度小于±0.5mm,大口径近场调整准直精度小于±1.0mm,远场准直精度小于±1″,满足了装置的设计要求。

神光Ⅱ激光装置研制

神光Ⅱ大型固体高功率激光装置是我国激光驱动器发展历史的里程碑,其成功研制使我国高功率固体激光工程与技术、聚变物理与基础物理研究实现了全面且本质的跨越式发展。简要概述了神光Ⅱ激光装置研制中创新发展的大量工程方案与技术手段,举例介绍了神光Ⅱ激光装置在近20年来的高质量运行中取得的众多有国际影响力的研究成果。经多方支持和多年持续发展,已经形成数万焦耳级纳秒激光装置、皮秒拍瓦以及飞秒拍瓦激光装置等,这些装置是我国惯性约束核聚变、强场物理、高能量密度物理等研究领域中重要的物理实验核心平台之一。

高功率激光装置光束准直系统新型远场监测技术

利用高功率激光装置空间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,设计出一套新型光路远场监测方案,并且在实验平台上进行了实验验证.实验结果表明:相对传统的远场监测方法,该远场监测系统通过侧面离轴光栅取样灵活利用空间,其调整平均误差为空间滤波器小孔直径0.9%,能够满足准直系统远场调整精度(<小孔直径5%)的要求.