兆焦耳级高功率激光驱动器光机结构设计

兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段,光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置(NIF)和法国兆焦耳激光装置(LMJ)的总体结构进行了概述和分析,对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍,并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析,对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。

高功率激光驱动器光束匀滑技术研究(特邀)

激光驱动惯性约束聚变的打靶过程中,光场不同空间频率的不均匀性会引起内爆的流体力学不稳定性、印痕效应和激光等离子体不稳定性。这些不稳定过程将最终影响内爆压缩倍率,从而影响到点火。为了控制焦斑不均匀性进而抑制不稳定过程,人们提出了束匀滑技术:通过光场调控控制焦斑分布特性,进而控制束靶耦合过程。束匀滑可分为空间域匀滑和时间域匀滑。空间域匀滑通过控制波前形态获得平整的焦斑包络,降低低频不均匀性。时间域匀滑通过控制光束的相干性减弱激光焦斑中的散斑,进而减弱中高频不均匀性。随着抑制更高激光功率密度条件下激光等离子体相互作用的需求愈发紧迫,涌现出一些新型的束匀滑方法。文中介绍了束匀滑技术在大型激光装置上的使用情况,并对目前提出的各种束匀滑技术进行了总结和分析。

高功率激光驱动高压状态方程绝对测量的实验研究

综合了近年来国内外高功率激光驱动高压状态方程参数绝对测量的进展 ,并对各种方法的优缺点进行了分析 .最后根据最近的理论与实验研究指出其中一种方法———三台阶法的关键所在 .

高功率激光驱动器终端光学组件研究现状

终端光学组件是高功率激光驱动器的核心单元之一,承担着频率转换、光束聚焦、谐波分离和测量取样等功能。通过光学和结构设计可以实现终端光学组件的基本功能,满足高功率激光驱动器开展各项实验的基本要求,但是激光导致的终端元件损伤问题和强紫外光传输带来的若干非线性效应是制约终端光学组件总体性能的关键问题。综述了国内外高功率激光驱动器终端光学组件的研究历程,分析了终端光学组件面临的主要问题,并探讨了终端光学组件设计的主要思路。

高功率激光驱动器光束匀滑技术的研究进展

改善激光在靶面的辐照均匀性,一直是惯性约束聚变(ICF)驱动器中非常关键的课题,在过去的30多年里已经发展了多种光束匀滑技术。其中空间匀滑技术可以控制焦斑的包络形状并改善大空间尺度的辐照均匀性,时间匀滑技术则可消除焦斑内部高空间频率的强度调制。综述了国内外现有的各种光束匀滑技术及其进展,并对"神光Ⅱ"激光装置的光束匀滑要求、拟采用的光束匀滑路线及其中关键技术单元的研究进展做简单介绍。

高功率激光驱动器中小尺度自聚焦和空间噪声模型

建立了一套线性的近似分析方法。研究高功率激光驱动器中强激光传输的小尺度自聚焦效应和空间相位噪声对光束传输和光束质量的影响,给出了系统空间噪声强度、B积分值与光束近场调制对比度之间的定量关系.研究表明为保证输出光束质量。即近场调制对比度小于给定值,系统内的噪声强度必须符合一定的谱分布.

星光Ⅱ高功率固体激光驱动器研究的新进展

介绍了星光Ⅱ高功率固体激光驱动器的发展历程和物理实验的进展情况 ,研制了用于开展激光等离子体中电子密度与电子温度精密化诊断的两束探针光系统。阐述了激光装置中新能源系统的模块化设计方法以及新型集中控制系统的最新研究进展情况 ,所用方法和所得结论对高功率固体激光驱动器系统的设计具有一定应用意义。

高功率固体激光驱动器的优化设计

扼要介绍了高功率固体激光系统物理设计中的一些基本概念 ,并阐述了系统优化设计的主要方法。针对神光 原型装置的物理设计 ,提出了其能流分布设计优化的判据和设计的限制条件 ,给出了原型装置主放大级的初步优化设计结果。

第116期东方科技论坛关注高功率激光驱动器

2008年10月13日，由中科院上海光机所承办的东方科技论坛第116次学术研讨会“高功率激光驱动器若干关键技术问题”在上海沪杏科技图书馆举行。本次东方科技论坛由中科院上海光机所所长朱健强研究员，中国科学院院士、中国工程物理研究院贺贤土研究员共同担任执行主席。来自中科院上海光机所、中国工程物理研究院、上海交通大学等的四十余名著名专家、学者和青年科技工作者出席了会议。

大科学工程牵引下的军民融合协同创新机制分析——以高功率巨型激光驱动装置为例

本文以高功率巨型激光驱动装置大口径光学元器件研制为例,阐述了大科学工程建设背景下军民融合的协同创新机制,强调了协同和创新的关键作用,介绍了以大口径光学元器件研制为具体实践的军民融合发展现状,并简要阐述了其军民融合的实践效果。

高功率激光装置快速自动准直系统

为提高自动准直效率,结合以太网,设计出一套新型光路自动准直控制和检测方案.该方案采用基于耦合矩阵的前馈补偿及图像Jacobian矩阵的近远场串并行准直方式,并引入局部自适应阈值和二值化算法,同时将模糊控制算法运用到步进电机的调整过程中,提高光束近远场图像的处理精度,降低系统的准直时间.实验结果表明,该准直系统远场的平均调整误差为空间滤波器小孔直径0.44%,能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求,准直时间由原有的30mins缩短至12mins左右.

中国的神光——神光Ⅱ高功率激光实验装置

惯性约束聚变(ICF)研究的长远目标,是实现可控核聚变,为人类提供理想的能源。神光Ⅱ高功率激光装置是由中国科学院、中国工程物理研究院、国家高技术863计划支持的大科学工程项目。该装置是目前我国规模最大、国际上为数不多的高性能高功率固体激光装置,是我国中近期惯性约束聚变重要实验平台。

王雨雷:找寻高功率激光技术的新突破

自1960年第一台激光器诞生之后,激光逐渐走进人们的生活,从小型的激光美容手术,到大型的工业设备,激光与人们的生活息息相关。我国较早地开展了高功率激光技术研究。科研工作者们通过自己的努力,不断地追求着更高的功率和更简单的装置,并在高功率激光驱动器的研究与应用方面取得了重要突破。

基于空域评价和分布统计的高功率激光装置近场状态分析方法

惯性约束聚变高功率激光驱动器优质的近场分布是提升装置输出性能的关键。研究了高功率激光装置基频近场状态的分析方法,利用统计光学理论,获得了近场通量分布的概率密度函数及其近似表达式,近场的统计特性反映出其整体分布特征及其变化原因,由于信号通量和噪声通量可以用于描述理想的光束分布及扰动,近场分布信噪比能更显著地反映光束受扰动影响的程度;提出并验证了局部对比度和局部调制度的应用可行性,即能够定位近场异常区域并分析其状态演化;通过近场光束的通量统计研究了高通量点的演化过程,提供怀疑发生损伤的区域,并对高通量点与信噪比之间的指数模型提出了对比度的控制要求。研究结果为装置在高功率激光辐照下的安全运行提供了理论基础和实验支撑,提出了新的近场状态评估方法,对装置维护和运行策略调整起到一定的指导作用。

产生旁瓣的激光波前功率谱密度与焦斑性能分析

讨论了在放置与不放置焦斑形态控制器件 KPP的两种情况下 ,采用功率谱密度模拟分析有旁瓣焦斑的激光束波前分布的特点 ,并由此探讨高功率激光驱动器在无旁瓣的聚焦情形下 ,对入射到打靶透镜的激光束波前畸变量的控制要求。

高功率激光系统中调制光束的复杂非线性传输效应

非线性光场增强是导致高功率激光装置终端光学元件损伤的主要原因之一。系统地研究单缺陷的精细形貌以及双缺陷的三维空间分布对调制光束的非线性演变规律的影响,发现了多种非线性传输新现象并揭示了其产生机制。仿真结果表明:边缘陡峭的单一缺陷会产生双峰热像,这打破了传统认知中缺陷和热像在纵向的共轭关系;双缺陷间的相互作用导致双缺陷中轴位置上额外热像峰的出现,打破了缺陷和热像在横向的一一对应关系。系列研究结果表明了调制光束非线性传输的复杂性,上游缺陷的精细形貌差别和相互干涉均可能使得下游产生额外的光场强区,强度得到进一步增强,最终导致基于原有关于B积分和热像认知的驱动器非线性控制策略失效。本研究结果加深了对复杂非线性光场传输规律的认知,不仅有助于优化装置中终端元件的排布,而且对高功率激光装置中大口径光学元件缺陷的精密检测和评估提出了新的要求,为高功率激光装置的终端负载能力提高提供了重要技术参考。

高强度三倍频激光束取样测量方案设计

文中介绍了现阶段我国新一代高功率固体激光驱动器靶场系统高强度三倍频激光束能量的取样测量方案设计情况,并对方案设计过程中的光束传输情况进行了计算分析,方案设计结果对大型激光驱动器的建造具有一定的指导意义。

波前功率谱密度函数评价方法探讨

波前功率谱密度 PSD( Power Spectral Density)能定量给出波前畸变的空间频率分布、限定波纹度和粗糙度指标 ,全面反映 ICF驱动器对高功率激光光学元件加工质量的特殊要求。给出了波前功率谱密度 PSD的定义及计算方法 ,并使用大口径相移干涉仪作为波前检测仪器 ,对光学磷酸盐钕玻璃透射波前进行了测试实验 ,获得波前一维 PSD分布 ,证实功率谱密度为高功率激光光学元件波前参数的一种有效表征方式。同时 ,还对 PSD与均方根 RMS之间的关系进行了初步的讨论。

ICF驱动器中光束谐波分离技术

在激光惯性约束聚变研究过程中,激光驱动器打靶系统的光束谐波分离技术是驱动器建造研究的重要内容之一。根据高功率固体激光驱动器的发展历程,介绍了几种目前世界上正在应用的光束谐波分离技术,并对这些光束谐波分离方法的优缺点进行了对比分析。结合我国激光驱动器谐波分离技术的发展现状提出了将来的发展方向。这对大型激光驱动器的建造具有一定的指导意义。

高功率激光装置光束匀滑技术研究进展

在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中,为了提高束靶耦合效率,抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利-泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性,需要对光束进行匀滑处理。对各国研究的匀滑技术进行了调研,并对国外大型激光装置的匀滑技术进行了总结分析,分析了我国光束匀滑技术方面的进展情况。