ICF中光束平滑及靶面辐照均匀性技术评述

由于激光的高强度 ,它成为惯性约束聚变的首选驱动器。但为实现聚变靶丸的均匀压缩 ,必须提高激光的辐照均匀性。分析了惯性约束聚变中实现激光光束平滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法 ,得出各技术手段的性能特点及适用条件。

多束高重复频率全光纤激光脉冲时间波形实时精密测量技术

提出了一种基于时分复用的多束高重复频率全光纤激光脉冲时间波形实时精密测量技术,针对分类成组的多束高重复频率全光纤激光系统不同测量功能需求,分别设计了1×8时分复用器、不同延时量的1×2时分复用器,实现了48路、144个1kHz光纤激光整形脉冲时间波形宽度、上升沿、面积等关键参数的精密测量,同时实现了多束高重复频率全光纤脉冲激光系统运行状态的实时监测。

激光聚变驱动器的光束相干性及其控制:回顾与展望

高功率强激光与物质相互作用蕴藏着丰富的非线性效应,激光聚变驱动器的光束具有高度相干性,它在光束传输过程中极大地凸显了这种效应,并不可避免地制约着激光功率的提升和激光能量的有效利用。回顾激光聚变驱动器的发展史,在提升激光输出能力的主线外,还存在一条与光束相干性做斗争的暗线贯穿其中。以激光与物质相互作用为牵引,从高功率强激光传输中非线性效应抑制和激光等离子体相互作用的抑制两方面回顾了激光聚变驱动器光束相干性的控制现状,并针对潜在需求,展望了未来高功率激光发展的创新技术。

ICF固体激光驱动器前级系统中的脉冲整形

本文就国内外ＩＣＦ固体激光驱动器前级系统脉冲整形方案进行了综述，并报导了我们 实验室关于脉冲整形的最新进展．

激光惯性约束核聚变历程回眸

惯性约束核聚变是获取聚变能的一种可能途径,随着更大型激光驱动器的建成,正在探索点火点附近的各种物理过程和实现点火的方式,以期未来可以实现真正的聚变点火,同时大型激光驱动器也推动了高能密度物理研究的发展,实验结果表明,当前惯性约束核聚变研究正处于困难和机遇共存的阶段,本文对惯性约束核聚变以及大型激光驱动器的发展历程进行回顾,并对实验的结果进行简单综述。

新一代ICF固体激光驱动器和光束质量研究的进展

本文报道了第三届国际年会上新一代惯性约束聚变固体激光驱动器研究的进展。对于激光光束质量和光束传输有关的重要概念也作了分析。

强激光的靶面均匀辐照和光束匀滑技术

惯性约束核聚变(ICF)的研究对解决当今世界面临的能源危机具有重要意义.为实现ICF聚变点火,要求聚焦到靶面的强激光具有很高的均匀性.分析了实现激光光束匀滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法,得出各技术手段的性能特点及适用条件.

高功率激光装置前端和预放大系统精密调控技术进展

高功率激光装置是研究激光聚变和高能量密度物理的重要技术手段之一。激光聚变点火对激光装置的能量控制精度、时间功率曲线的控制能力、光谱的控制以及近远场光束质量的控制等都提出了极高的要求,这些参数都能直接影响到激光聚变的物理实验结果。国内高功率激光装置的前端和预放大系统在过去60余年取得了巨大进步,从最初单一的时间波形控制和同步静态控制发展到了当前的激光光束的高稳定全域主动控制。综述了神光II系列激光装置前端和预放大激光系统的精密调控技术的发展历程。

Laser performance of the SG-Ⅲ laser facility

SG-Ⅲ laser facility is now the largest laser driver for inertial confinement fusion research in China. The whole laser facility can deliver 180 kJ energy and 60 TW power ultraviolet laser onto target, with power balance better than 10%.We review the laser system and introduce the SG-Ⅲ laser performance here.

用于激光聚变驱动器的全光纤、全固化光脉冲产生系统

报道一种全固化、全光纤的用于高功率激光驱动的惯性约束聚变驱动器的光脉冲产生系统,采用单纵模振荡器输出连续激光信号,经过相位调制器和振幅调制器,得到一个时间波形上已整形且具有一定带宽(约0.1nm)的激光脉冲,经光纤放大器放大并经光纤分束器分束后同时输出四路激光脉冲,各路激光脉冲先通过时间同步调整单元精确控制时间同步关系后,经可编程光纤衰减器调节各路之间的功率平衡后再通过光纤放大器做进一步放大并通过150m光纤传输输出至预放系统.该光纤系统可输出0.3—20ns、带宽0.1nm、能量数纳焦的几乎任意整形的激光脉冲,并已作为神光Ⅲ原型激光装置的前端系统成功发射近260余万发次.该系统结构紧凑,具有很高的稳定性和可靠性.

高功率激光驱动器中幅频效应及其抑制技术研究进展

采用相位调制技术产生的具有一定光谱分布的相位调制脉冲可以有效抑制高功率激光驱动器中大口径光学元件的横向受激布里渊散射和满足光束匀滑需求,但该脉冲在装置各系统传输放大过程中,由于光谱畸变会引起幅频调制(FM-to-AM)效应,这种效应严重影响了激光装置的输出性能及实验效果。介绍了相位调制脉冲产生原理、引起FM-to-AM效应的根本原因及因素,综述了目前美国的国家点火装置、法国的兆焦耳装置以及我国的神光-Ⅲ主机装置在FM-to-AM效应抑制技术方面取得的重要进展。

基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统

提出了一种基于时分复用技术的全光纤、全固化的用于惯性约束聚变驱动器的甚多路光脉冲产生系统.系统中采用单纵模振荡器输出连续激光信号,利用时分复用技术结合高速电光调制技术实现序列脉冲的产生和甚多束脉冲的独立整形.采用偏振无关的声光调制技术实现甚多束脉冲的独立输出.每个序列脉冲包含8个子脉冲,子脉冲间隔设置为120ns,对子脉冲独立整形和选单后将其传输放大至微焦耳量级输出.实验成功验证了采用时分复用技术完全可以实现序列脉冲输出,各子脉冲可以独立任意整形且最后的单束输出能量为1.275μJ.

用于神光Ⅲ原型装置精密物理实验的时标激光系统

用与大型激光装置输出主激光脉冲同步的梳状脉冲作为时间标尺,标定强激光与靶丸作用的过程,对强场物理实验测量及模拟实现精密化具有重要的意义.报道了一种电光调制结合光学方法产生与主激光精确同步的多频率时标激光脉冲的光纤系统.采用电光调制产生150ps快光脉冲,通过光纤堆积产生1053nm的基频梳状脉冲信号,经过放大和倍频输出527和351nm的绿光及紫外倍频梳状脉冲激光.系统可稳定地为神光Ⅲ原型装置提供精密物理实验所必需的各种频率的时标激光,并且可根据物理实验需要灵活地调整梳状脉冲间隔和幅度,具有很好的适应性.

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。

全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.

核爆模拟——惯性约束聚变在核武器上的应用

扼要介绍了核爆模拟的基本概念、主要研究内容及驱动器与靶物理研究的进展 .同时 ,对核爆模拟的发展前景进行了简短的评述 .

神光Ⅱ激光装置研制

神光Ⅱ大型固体高功率激光装置是我国激光驱动器发展历史的里程碑,其成功研制使我国高功率固体激光工程与技术、聚变物理与基础物理研究实现了全面且本质的跨越式发展。简要概述了神光Ⅱ激光装置研制中创新发展的大量工程方案与技术手段,举例介绍了神光Ⅱ激光装置在近20年来的高质量运行中取得的众多有国际影响力的研究成果。经多方支持和多年持续发展,已经形成数万焦耳级纳秒激光装置、皮秒拍瓦以及飞秒拍瓦激光装置等,这些装置是我国惯性约束核聚变、强场物理、高能量密度物理等研究领域中重要的物理实验核心平台之一。

面对21世纪机遇与挑战的高功率固体激光

对高功率固体激光的物理和技术问题以及发展趋势和应用前景作了详细的评述和分析