强激光加载下铝、锡微喷特性实验研究

基于皮秒激光驱动的高能X射线源具有微焦点、高亮度和高分辨的优良特性,已成为研究金属材料微层裂和微喷射现象的热门诊断方法之一。锡因其熔点较低而成为微喷研究熔化影响的首选材料,铝由于熔点相对较高,不易发生冲击或卸载熔化形成液滴喷射,因此,铝微喷实验研究结果相对较少。基于“星光-III”激光装置的纳秒加载源和皮秒束诊断源,发展了皮秒激光驱动高能X射线背光照相技术,研究了表面含V型几何缺陷的金属锡、铝微喷特性,通过延时控制,获取了两种典型金属微喷射过程的高分辨物理图像,得到了喷射物质的形态分布、平均速度和面密度分布等重要信息。采用SPH方法对实验结果进行了数值模拟分析,揭示了实验中喷射物的形成机理以及高速喷射物质的来源。

水中铜丝电爆炸激光阴影及流体模拟研究

水中金属丝电爆炸是获得水下强冲击波的有效方式。为此采用双透镜四焦距成像系统减小相差,在保证良好对焦的前提下拍摄了最优放电模式下水中铜丝电爆炸的激光阴影图像,并结合放电电信号波形对其演化过程进行了描述和分析。实验结果表明:金属丝在熔化结束之前产生第1个明显的压力波,该压力波在阴影图像中呈现分层结构,并以接近静水声速的速度传播,其后被主冲击波追赶直至淹没。在汽化阶段,金属丝开始显著膨胀,且早期水流密度分布造成阴影图像边界模糊。爆炸丝及主冲击波均表现出良好的轴向均匀性,边界平滑、整齐。进一步利用流体力学模型对上述丝爆产生冲击波过程进行研究,基于实测爆炸丝膨胀轨迹模拟得到的冲击波传播轨迹与实验结果高度一致;冲击波波形及爆炸丝压力等重要物理信息也可通过模型计算给出。

激光驱动X射线单色背光照相系统优化设计

基于球面几何光学对激光驱动X射线单色背光照相系统的空间分辨力和成像效率等关键性能参数进行了理论推导,分析了当系统光学参数发生变化时,系统空间分辨力和成像效率互为制约的关系,由此提出了在保证能探测到图像的前提下,尽量提高系统空间分辨能力的优化设计方法。按照此方法具体设计了光子能量分别为5.07 keV和5.41 keV的两套背光照相系统,并用光线追迹模拟实验进行了验证。结果表明:设计的两套系统都能够在大约1 cm2的视场范围内,具有优于10μm的空间分辨力。

皮秒激光驱动的X射线源编码高分辨照相技术

为实现惯性约束聚变(ICF)内爆燃烧停滞阶段过程中最大压缩时刻的冷燃料面密度分布测量,设计了包含字母客体与针孔阵列的照相客体,通过同一发相同视角测量源分布与客体照相技术,首次建立了皮秒激光驱动的高能X射线源编码照相技术。通过星光Ⅲ实验研究,基于W丝阵靶照相的反演图像空间分辨率5.4μm±0.7μm;激光到X射线(50~200 keV)的能量转换效率,W丝阵靶5.4×10^(−4),与传统Au单丝靶的转换效率(4.8×10^(−4))一致。基于源编码照相解决了传统皮秒激光背光照相中空间分辨率与光源亮度不能兼顾的困难,为强背景干扰下提供高信噪比、高分辨率的ICF靶丸压缩背光图像提供了重要照相方式。

激光驱动X光背光照相技术在金属靶微层裂研究中的应用探索

利用神光Ⅱ装置发射强激光一方面对铝靶进行烧蚀加载,另一方面驱动铜背光靶发射X光对铝靶微层裂产物进行针孔背光照相,结果获得了可忽略动态模糊的高清晰照片,标准丝阵检验表明分辨率优于40μm。铝靶微层裂产物照片清晰显示,靶破碎存在不同分区,这直观揭示了靶破碎的不同机制。实验成功验证了激光驱动X光背光照相技术在金属靶微层裂研究中存在重要的应用前景。

基于神光Ⅱ装置的Pd-L带X射线源实验研究

基于神光Ⅱ激光装置,利用第九路激光与金属靶Pd作用产生了能谱在2.9～3.6keV的X射线源,其转换效率达到8%。通过多角度带通XRD测量其发射角分布,其分布满足cos1/3θ的规律。研究结果表明,Pd X射线源具有高亮度以及能点适中的特性,可以应用于惯性约束聚变、天体物理等前沿科学研究。

侧入式导光板的激光微加工技术的验证研究（英文）

从设计、仿真与加工入手研究液晶背光模组中侧入式导光板的激光微加工技术.通过光学软件构建导光板的光学结构并采用蒙特卡洛光线追迹方法进行模拟仿真,结果表明具有渐变密度分布的微结构能够提供高均匀性的光输出.基于仿真结果,运用激光微加工技术进行验证设计.激光微加工获得的微结构在100倍光学显微镜放大测量下尺寸约为30.14μm,接近于设计值30μm,同时对单个微结构的3D表面形貌特征进行分析.十组采用激光微加工技术与丝网印刷技术加工的导光板分别安装至侧入式背光模组样机中进行对比.对比结果显示,激光微加工的导光板相比于传统的丝网印刷技术具有更好的光学均匀性和更低的色差,均匀性提高了6.2%,而色差下降了0.002 7.激光微加工技术快而简单,且整个加工过程是完全环保的,具备高性能、自动化生产和易于薄型化的优点.

神光Ⅲ主机高能X射线背光照相研究

在惯性约束聚变研究中获得滞止阶段内爆靶丸芯部状态图像具有极其重要的意义和价值。高功率密度拍瓦装置打击高Z金属靶产生轫致X射线(>70keV)光源,并利用康普顿背光照相获取该图像是重要的诊断方法。基于神光Ⅲ主机装置48×3kJ的驱动能力开展相关背光照相性能研究。结合国外相关实验结果和数值模拟计算方法分别从光源亮度以及内爆过程产生的噪声分析入手,从理论上设计了整套康普顿成像系统。结果表明在神光Ⅲ主机上利用康普顿背光照相可以获得高质量的内爆压缩靶丸滞止阶段图像。

X光背光源用TiO_2/SiO_2二元复合气凝胶泡沫疏松靶的研制

本文采用溶胶凝胶工艺制备了低掺杂比的TiO2/SiO2二元复合气凝胶泡沫疏松靶,并用能谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对靶的掺杂浓度和化学成分进行了表征。结果表明,TiO2的实际质量掺杂比约为4.40%,掺杂均匀性好,掺杂浓度符合激光打靶的实验要求。激光-X光转换效率实验也证明TiO2/SiO2二元复合低密度气凝胶泡沫疏松靶用于激光驱动X光背光成像效果好,背光成像质量高。

基于激光驱动等离子体X光源的X射线相衬成像

为了诊断惯性约束聚变(ICF)内爆靶丸球壳的多层信息,在神光Ⅱ激光器上对激光驱动等离子体X光源的相衬成像进行了研究。利用神光Ⅱ第9路激光驱动平面Ti靶获得X光源,在10μm的针孔约束下作为次级点光源对样品成像,用X光胶片记录。成功地将相衬成像技术应用于ICF实验,综合考虑成像放大倍数、分辨力、成像衬度和抑制烧蚀碎片等因素,选择合适的实验条件,成功获得了清晰的双层内爆靶丸球壳结构,空间分辨力优于10μm。

18～88 keV Ross滤片谱仪的设计和应用

以带通平响应为优化目标，通过残余响应、带外残余响应相对误差以及残余响应平整度3个参数来优化滤片的厚度，设计了一套共有7个能量通道、连续覆盖18-88keV能谱范围的Ross滤片谱仪。该谱仪能量通道宽度在2～20keV之间。多数能量通道的带外残余响应相对误差低于10％，残余响应平整度优于20％。将该谱仪应用于微聚焦x光机上的高z金属球壳高能x射线背光照相实验，结果表明：在不同的实验条件下，Ross滤片谱仪测得的能谱形状与理论模型给出的结果符合较好，测得的能谱不仅能够很好地解释背光照相图像，而且可用于根据图像反推客体的面密度。

高效X光背光源靶材料的研究进展

靶材料的成分、微结构和密度是决定激光驱动X光背光源光子能量和强度的关键参数。基于此,介绍了背光源靶的分类、靶材料的制备及其与强激光的作用机制。背光源靶有着由稠密靶向欠稠密靶发展的趋势,其中,泡沫疏松靶以其操作安全和可选成分广泛等优点成为高效欠稠密靶。泡沫疏松靶材料又包含纳米纤维和气凝胶:纳米纤维是由静电纺丝结合热处理工艺制备的,具有成型性好、发光原子含量高等特点;而气凝胶靶则通过溶胶-凝胶技术结合超临界流体干燥工艺制备,其微结构均匀、理论转换效率高,但目前合成条件复杂、发光原子含量较低。结合多种溶胶-凝胶技术合成密度低、发光原子含量高的块体气凝胶将成为背光源制靶重要的研究方向。

LED背景光源反射棱镜的设计

全站仪反射棱镜在暗环境中测量会影响照准精度,为了实现全站仪反射棱镜能够在暗环境中正常使用,对全站仪反射棱镜进行了改进.在反射棱镜中引入LED发光二极管作为背景光源的装置,并通过实验验证了这种装置的可行性.首先,介绍了反射棱镜的结构构造以及工作原理;然后说明了LED发光二极管的优势及改进装置电路的设计;最后,通过实验验证了这种改进装置应用的可行性,实验选择从温度、距离两方面检验该装置对测量工作是否产生影响.2次不同室温温度测试结果证明了该装置产生的温度不会对测量产生影响;距离测试结果证明该装置不会对距离测量产生影响.由以上实验结论证明了这种改进装置的可行性.

激光背光显示应用中的技术挑战

激光显示技术是继黑白显示、标准彩色显示和数字显示后的第四代显示技术。基于激光技术的背光源的优点在于激光具有良好的单色性、宽广的色域和很高的亮度,其色域覆盖度为荧光显示的2倍以上,并可以达到人眼所能识别色彩空间的92%以上,因此激光显示被称为"人类视觉史上的一场革命"。目前世界各国都投入极大的人力物力,希望能将这种技术充分市场化。基于激光技术的背光源很早以前就已经被提出,但直到今天仍然没有像LED背光源在液晶显示中的应用那样普及,说明了在技术发展上仍有许多需要改进的地方。本文将从一个参与者的角度分析和讨论激光背光显示中所面临的三大技术挑战:激光光源,激光和导光板间的光学耦合和激光散斑抑制,希望能与国内外同行进行讨论。

激光背光显示系统光学散斑现象研究

研究了激光在背光源中的散斑现象。设计了红色、绿色和蓝色激光模块,搭建了一个背光源系统,且把分别把红色、绿色和蓝色激光耦合到导光板中,对散斑进行观测,其结果是以红色和蓝色半导体激光器作为灯源的背光源无明显散斑,而以绿色固体激光器作为灯源的背光源有轻微散斑。且提出一种蓝色半导体激光激发量子点膜的新型背光源结构,发现这种结构的背光源无明显散斑。

用于激光背光源电视的扫描分光与消散斑系统

针对单颗激光二极管光功率过高不能直接用于激光液晶电视光源阵列的限制,本文设计了将高功率激光束分为多束功率接近的子光束的扫描分光系统,从而为液晶电视提供激光背光。系统中激光器发出的准直光束经过扫描振镜进行二维扫描后,经凸透镜和柱面透镜会聚成一条细线型光束耦合进一维多模光纤阵列,从而达到分光的目的。此外,基于扫描振镜和多模光纤实现了系统散斑的抑制。实验结果显示,11根光纤的平均单根出射功率为674.13μW,离散系数为16%,平均散斑对比度为0.162。使用激光作为背光源的激光液晶电视因其优秀的显示性能而具备强大的市场竞争力和广阔的市场前景。

导光板散射网点设计与激光加工技术研究

针对导光板（LGP）散射网点加工过程中存在加工效率低、产品不良率高、工序复杂等问题,研究了激光技术作为一种新的导光板散射网点的加工方法。根据导光板的工作原理,建立了背光源模组（BLM）的基本模型。根据LED在导光板上的光强分布,得出导光板散射网点的密度与光源的距离成正比。实验观察得出网点的形状为长椭圆形,网点内壁比较光滑。使用Trace Pro软件模拟导光板出光面的光学辐照度,发现导光板中间位置亮度较高,与采用13点检测法进行光学测试得出的实验结果相同。实验结果表明,导光板的光学均匀度为82.89%,符合国际照明委员会（CIE）的标准。

液晶显示激光背光模组关键技术研究

当前半导体激光技术逐渐呈现体积小,重量更轻,光电转化效率更高的优点,从而进一步促进了激光显示技术的长远发展。为了进一步分析与研究液晶显示激光背光模组中的关键技术,分析了液晶显示器的主要结构和激光散斑效应,同时还提出了相对应的具体实验内容,从而来进一步掌握影响液晶抑制散斑效果的具体因素,进而提升激光显示技术的水平。

激光网点导光板对背光源白点改善的研究

随着人们对于液晶显示的美观度要求不断提高,对显示材料中背光的材料和设计使用中画面显示的效果和需求也不断提高,越来越多的研究人员开始重点关注背光源的改善和研究,本文从背光源入手,重点针对导光板下所存在的点伤不良而形成白点不良现象进行深入探讨和分析,并对后续激光网点导光板的选取和改善进行了总结和归纳。

激光聚变靶丸冰层折射率与粗糙度表征技术研究

惯性约束聚变装置对靶丸燃料层的均匀性要求严苛,检测系统需要具备折射率、厚度与粗糙度等参数的高精度表征能力。搭建了一套基于干涉与背光阴影成像技术的振镜扫描靶丸同步表征系统,并基于代数重构算法重建了靶丸冰层轮廓粗糙度与三维折射率分布。仿真与实验结果表明,轮廓粗糙度表征的相对误差优于2.2%,本文系统对多种靶丸结构三维折射率的重建结果平均值的相对误差均小于0.16%,这证明了表征技术的可靠性,为聚变靶丸制备工艺提供了有效的支撑。