强激光靶耦合产生电磁脉冲信号处理方法研究

基于惯性约束聚变的激光靶耦合过程会产生大量的电磁脉冲,严重影响诊断设备的正常运行和测试数据的精确采集。该文采用Tikhonov正则化结合L-curve参数优化法,通过把电场、电压和传递函数的关系离散化,绘制L曲线图以确定最适正则化参数,从而对测试数据进行优化。结果表明,L-curve在成功消除病态数的同时还具有较强的抗噪声抗干扰性能,达到明显数据优化作用。

强激光靶耦合过程中激发的电磁脉冲诊断与分析

本文论述采用脉冲天线对激光靶耦合过程中产生的电磁脉冲信号进行采集,列举了在相同条件下,纳秒激光与几种靶相互作用激发的电磁脉冲信号,分析了靶型对电磁脉冲信号的影响,得出靶的对称性设计有助于抵消靶室内的电磁干扰的结论。并且,通过测量靶室内与靶室中心不同距离区域的电磁脉冲信号,总结出电磁脉冲在靶室内的传播规律。由于靶室内回波振荡的作用,随着远离靶室中心,脉冲幅值先减小,后增大。且随着距离增大,越靠近靶室内壁区域受到回波振荡的影响越大,进而导致电磁脉冲持续时长增大。通过回波振荡论证测试与屏蔽实验,得出回波振荡在靶室内电磁脉冲信号中占有较大比重的结论。诊断设备的安放应尽量避免靶室中心与靠近靶室内壁区域。

激光靶耦合问题的二阶精度重映算法研究

任意拉格朗日欧拉方法被认为是解决2维流体力学大变形数值模拟的有效途径之一。以激光黑腔靶耦合问题为背景,结合质量流的物理意义,提出了一种二阶守恒物理量重映的算法,并利用1维激光靶耦合程序对方法及其可行性进行了考察,结合物理问题调整网格,用较少的网格得到了与较多网格拉氏计算同样的结果。为算法在2维LARED-H程序中的应用奠定了基础。

激光与靶非平衡耦合的数值模拟

对激光与高Ｚ靶耦合主要物理过程，其中包括激光吸收，电子热传导，等离子体运动，非平衡原子物理，Ｘ光转换和辐射输运等现象的数值模拟作了全面的概括性描述。提出了总体微分方程组，建立了差分计算格式和求解方法，给出了程序数值计算的结果。

激光打靶过程中的电磁脉冲特性

为诊断激光打靶产生的电磁脉冲信号分布,选取环天线作为主要电磁脉冲信号采集装置,对靶室内外信号同时进行测试。从天线设计制作到天线标定,描述了脉冲诊断系统的搭建。通过对信号进行采集及处理,对比分析了靶室外、法兰口及靶室内脉冲信号的频域特性和强度。得出靶室内受到电磁脉冲辐射强度最大且频谱分布最广,其次是法兰口,靶室外电磁脉冲信号最弱。总结多次激光打靶电磁脉冲信号频域分布,可看出波峰主要出现在0.5,1.2,3GHz。电磁脉冲时域结果规律性展示出脉冲持续约100ns,因靶室内回波振荡,电磁脉冲信号于几ns处及几十ns处有较明显峰值蔟。

基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型

提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失(或增加),从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。

激光光路追踪Wigner分布函数方法

提出了一种考虑衍射效应的激光几何光路追踪方法。引入由激光标量场定义的Wigner激光能量相空间分布函数,并给出该函数满足的刘维尔运动方程。Wigner分布函数用来描述经过空间任一点沿任一方向传输的激光光线上的能量分配。激光能量沿由波包色散关系定义的光线轨迹保持不变(真空中)或者衰减(等离子体中)。与传统几何光路追踪方法相比,该方法从理论上给出了激光光线初始携带能量份额的计算方法,并且将激光标量场的相位信息自然地包含在Wigner分布函数的定义里。算例表明,该方法与解析模型及广泛使用的菲涅耳衍射积分方法结果一致。

等离子体再辐射对紫外激光-靶耦合效率的影响

在对激光产生的等离子体做等温膨胀的假定下 ,应用解析方法研究了紫外强激光脉冲辐照金属靶材时 ,计及等离子体再辐射对激光 靶材耦合效应的影响。其结果与有关实验数据相一致 ,合理地解释了实验结果。

远场几何光路追踪唯象模型

在激光靶耦合流体模拟程序中,相对于传统几何光路追踪方法,Wigner分布函数光路追踪方法可以描述激光衍射效应;但Wigner分布函数方法需要大量的激光光线来刻画激光能量在相空间的分布,降低了流体计算效率。基于Wigner分布函数方法提出了一个唯象模型,可以用较少的光线刻画宏观特征。该模型将Wigner分布函数分解成坐标空间与相空间两部分函数的乘积,并假定相空间分布函数具有特定的形式。该模型适用于空间相干度较低的实际光束,成功描述了OMEGA激光器光束,并且可以描述经过连续相位板匀滑后的实际光束。

神光Ⅲ原型1ns激光驱动黑腔辐射温度实验研究

在神光Ⅲ原型装置上,利用八束三倍频激光注入金柱腔靶,开展了光学高温计与软X射线能谱仪测量辐射温度的比对研究;利用功率平衡关系式,分析了神光Ⅲ原型1ns内爆标准腔、1ns输运腔的辐射温度与激光功率的关系,得到了两种腔靶X射线转换效率(耦合效率)约为50%—55%.

LARED-H程序中光路计算的并行化

§1.引言在激光腔靶耦合的数值模拟中,激光的传播与吸收是十分重要的部分之一.为了得到高效的激光聚变,激光入射的排布设计有一环,两环,三环激光.图1为两环激光与腔靶耦合的示意图.用LARED-H进行腔靶计算,一环光路(500根光线)时,在一个时间步长上,光路部分占总计算时间的一半左右,三环光路(1500根光线)时,光路部分占总计算时间的三分之二左右.为提高光路计算的精度,需要增加光线,光路计算的时间会更长,所以对光路部分实现并行计算,缩短整个计算时间,显得尤为重要.