惯性约束聚变激光驱动装置用光学元器件的研究进展

介绍了为提高惯性约束聚变(ICF)激光驱动装置的光束质量和输出功率,我国在神光系列激光装置的建设、运行和性能提升方面开展的工作。综述了我国近年来ICF激光装置用光学元器件的重要研究进展。文中涉及了高纯金属铪和磷酸二氢钾(KDP)等原材料的制备和四大主材(钕玻璃、高纯度KDP、熔石英和KDP/高掺氘KDP(KDP/DKDP晶体)的熔炼、加工和生长。描述了元器件的冷加工(针对钕玻璃、白玻璃、KDP晶体)技术和镀膜技术(针对介质膜和化学膜)。最后,给出了针对大口径光学元件工序检及终检开展的多项关键检测技术。文中介绍的关键技术与工艺满足了绝大部分光学元器件的需求,显著提升了光学元器件的研发和生产能力。

掺镱激光玻璃

在固体介质中激活中心密度远高于气体介质,在相同能量输出时固体激光器的体积则小很多;目前虽已研制出二百多种激光晶体,仅部分应用于中小型激光器。玻璃激光基质储能大,易于拉制成丝,已制成纤维激光器和放大器;易成型为大尺寸工作物质,既能提高激光器性能(如谐振腔Q值、稳定性、降低衍射损耗和损耗系数等),又是大功率激光的前提;高光学透过,高光学均匀;组成易于改变,以满足各种激光性能的要求;易获各向同性、均匀物质;易于加工,成本低等。镱激活离子具有能级简单、储能效率高、荧光寿命长、直接匹配InGaAs激光泵浦等。1998年6月美国已发表了产生强激光掺镱晶体为工作介质的激光振荡系统;通过调整玻璃组成和其结构、选用敏化离子等,已使掺镱激光玻璃比掺钕激光玻璃优越,是现有惯性约束核聚变的升级换代的首选材料;据此也将是21世纪激光防空武器的升级换代的首选材料。

红外光热效应在球形冷冻靶燃料冰层均化中的应用

基于激光惯性约束聚变对冷冻靶燃料冰层质量的要求和红外光热效应原理,研究了红外光对球形冷冻靶燃料冰层结构和空间分布的影响。研究结果表明:在波长为3140nm,输出功率为100μW的红外光辐射加热作用下,冷冻靶燃料冰层在结构上逐渐由多晶向准单晶转变,在空间分布上逐渐变得均匀,其光学图像上的表现为出现了背光亮环。通过对亮环的分析计算,获得了其冰层的均方根粗糙度值。

基于非球面反射镜的高分辨KB显微成像系统设计

为了突破球面反射镜面形对传统Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜空间分辨率的限制,建立了一种非球面KB显微成像系统的光学设计方法。利用椭圆柱面反射镜代替球面镜,通过几何关系计算出反射镜参数的数学表达式,结合主要光学结构参数对空间分辨率影响的定量分析,提出了一组适用我国现阶段强激光装置的非球面KB显微镜的结构参数,并在实验室内开展背光成像实验。实验结果表明,在中心视场,其空间分辨率优于2μm,在200μm的视场范围内,空间分辨率优于5μm,集光立体角可达1.3×10-6sr。非球面KB显微镜有效提高了KB显微镜中心视场分辨率,符合内爆靶减速阶段的高分辨诊断需求。