用于激光驱动飞片诊断的线成像速度干涉仪

设计并建立了一套完整的线成像激光干涉测速系统,用于激光驱动技术中小尺寸飞片或样品一条线上所有点的速度测量。它将激光压缩为线状照射到靶面,用成像物镜收集靶面的漫反射光并传递到广角迈克尔逊干涉腔中形成干涉,产生的梳妆干涉条纹作为信号载体,用变像管扫描相机记录条纹随时间的变化,用不同位置的条纹移动量反推出不同位置的速度分布,实现空间分辨。系统具有50 ps响应时间和20μm空间分辨能力。用该系统测量了激光驱动飞片的速度场,清晰的扫描干涉图像直观显示了飞片的运动过程和各点的速度差异。用傅里叶变换方法对干涉图像进行处理,得到了靶面一条线的速度和位移分布。

基于全变分正则约束的二维冲击波速度场条纹重构技术

在惯性约束聚变过程中,冲击波速度与靶丸内爆压缩对称性密切相关,任意反射面速度干涉仪(VISAR)与压缩超快成像(CUP)系统的结合(CUP-VISAR)为冲击波速度二维时变诊断开辟了新思路。针对系统重建耗时长的问题,提出并实现了一种针对CUP-VISAR系统的全变分正则化快速重建算法。对弯曲条纹的仿真重建分析结果表明,本文提出的TVAL3H算法对比传统TVAL3算法,峰值信噪比(PSNR)提升了6.86 dB(25 frame)~1.20 dB(150 frame),结构相似性(SSIM)提升了26.67%(25frame)~14.10%(150frame),时间消耗降低了92.15%(25frame)~78.30%(150 frame)。对比广义交替投影(GAP)和交替方向乘子(ADMM)算法,时间消耗降低了57.79%(100 frame,GAP)~77.20%(25 frame,ADMM)的同时PSNR和SSIM差异较小。在同一重构时间量级下,所建立重构算法不同frame条件的PSNR相比GAP与ADMM算法分别提高了1.92 dB(25 frame)~0.84 dB(150 frame)及1.85 dB(25 frame)~0.80 dB(150 frame);SSIM相比GAP与ADMM算法分别提高了9.23%(25 frame)~4.48%(150 frame)及8.85%(25 frame)~4.46%(150 frame)。

一种新的线成像激光干涉测速系统

设计并搭建了一种新的线成像激光干涉测速系统,用于小样品材料的冲击波诊断或飞片速度测量。系统采用梳状干涉条纹做为信号载体,利用1维光纤阵列+光电倍增管+数字示波器替代变像管扫描相机作为记录设备,记录伪推挽四路干涉信号,实现1 ns时间分辨和86μm空间分辨。用它测量了脉冲激光驱动铝膜飞片的速度场,获得对比度较好的信号,数据处理结果揭示了飞片加速过程将近20 ns,飞片的平面度为14.8 mrad。实验证明,该线成像激光干涉测速系统具有一定实用性。

基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪

介绍了基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)的系统结构和实验结果,详细阐述了为解决VISAR系统的光路对接调试、干涉仪零程差状态保持、探针激光方式、条纹相机触发时间等问题而采取的特殊手段。对系统性能进行了测试,结果表明:时间分辨力优于30 ps,空间分辨力优于10μm,测速范围为10～50 km.s-1。通过神光Ⅲ原型装置进行打靶实验,结果表明:该系统能获得透明材料中冲击波作用形成的清晰干涉条纹,能依据条纹分布情况来判断冲击波在空间不同位置的作用情况。对双灵敏度结构获得的两幅条纹图像进行处理,计算得到了冲击波在透明材料中的传播速度为36.5 km.s-1。

Tektronix示波器用于多通道高速波形采集与分析系统

介绍了基于GPIB总线技术和16台泰克TDS694或684数字示波器组成的64通道高速波形采集及分析系统,研制了多路精密同步触发系统,同步精度好于200ps,开发了可视化的WINDOWS仪器控制和数据处理程序。系统可对波形特征信息自动判读,并对系统误差进行修正,整个系统的时间间隔测量的标准不确定度为0.5ns。

多通道高速波形采集与分析系统

建立了基于GPIB总线技术和16台TDS684数字示波器组成的64通道高速波形采集及分析系统，研制了多路精密同步触发子系统，同步精度好于200ps，并开发了可视化的WINDOWS仪器控制和数据采集，处理程序。系统可对波形特征信息自动判读，并根据校准数据对测量结果进行修正，整个系统的时间间隔测量的不确定度为0．5ns。