作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室,四川 绵阳 621900
在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置(SILEX-II)的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。
激光器 光参量啁啾脉冲放大 光参量相位 时域压缩 傅里叶变换极限脉冲 
中国激光
2024, 51(6): 0601005
耿远超 1,2黄晚晴 1,2李平 1,2张颖 1[ ... ]粟敬钦 1,*
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院,北京 100088
靶点激光焦斑的偏振匀滑是激光聚变驱动器的关键技术。建立数学模型,对会聚光束中的偏振匀滑进行理论分析。指出该技术在光束远场纵向的匀滑效果,推导激光远场横向分离量和纵向分离量分别与偏振匀滑晶体厚度和倾斜角度的关系。通过数值模拟,给出了激光远场焦斑形态参数与晶体参数之间的关系曲线。结果表明,当晶体厚度和偏转角度取特定范围时,焦斑可以得到最佳的匀滑效果。
激光聚变装置 惯性约束聚变 偏振匀滑 焦斑整形 会聚光束 
光学学报
2023, 43(20): 2014001
孙旭 1吴海忠 1王小伟 1吕治辉 1[ ... ]袁建民 1,3,***
作者单位
摘要
1 国防科技大学理学院,湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院,北京 100193
太赫兹波为高能量密度物质提供了独一无二的诊断手段,但在大型高能量密度装置上实现极端条件下物质状态的太赫兹时域光谱诊断技术仍面临巨大挑战。本文报道了在低重复频率、高能量激光装置上开展的光脉冲泵浦-太赫兹探测实验。利用钛宝石飞秒激光器输出焦耳量级的单发脉冲,单发脉冲经磷酸二氢钾倍频后加热30 nm厚自支撑金膜,产生均匀的温稠密金等离子体;同时,将大孔径铌酸锂晶片通过光整流产生的单脉冲能量为7 μJ的太赫兹脉冲作为探测光,利用金属阶梯镜实现了单发太赫兹波形探测,获得了温稠密金在太赫兹波段的时间分辨的电导率数据,为检验双温模型中电子-离子耦合系数等关键参数的准确性提供了新基准。
超快光学 太赫兹时域光谱 单发泵浦-探测 极端物态诊断 电导率 
中国激光
2023, 50(17): 1714013
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory, Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, Sichuan 621900, China
2 Zhongshan Photon Science, ZhongShan 528400, Guangdong, China
A method is proposed for compressing laser pulses by fast-extending plasma gratings (FEPGs), which are created by ionizing a hypersonic wave generated by stimulated Brillouin scattering in a background gas. Ionized by a short laser pulse, the phonon forms a light-velocity FEPG to fully reflect a resonant pump laser. As the reflecting surface moves with the velocity of light, the reflected pulse is temporally overlapped and compressed. One- and two-dimensional fully kinetic particle-in-cell simulations with a laser wavelength of 1 µm show that in this regime, a pump pulse is compressed from 10–40 ps to 7–10 fs (i.e., a few optical cycles), with a two-dimensional transfer efficiency up to 60%. This method is a promising way to produce critical laser powers while avoiding several significant problems that arise in plasma-based compressors, including an unwanted linear stage, major plasma instabilities, and the need for seed preparation.
Matter and Radiation at Extremes
2022, 7(6): 064402
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
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5.4 μm±0.7 μm;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。
惯性约束聚变 皮秒激光 背光照相 高能X射线 空间分辨率 inertial confinement fusion ps laser backlight high-energy X-ray spatial resolution 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
戴亚平 1,2粟敬钦 1,2魏晓峰 1,*吴玉迟 1,2[ ... ]董军 1,2
作者单位
摘要
1 中山光子科学中心,广东 中山 528400
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
超短超强脉冲激光是目前世界上在实验室内产生超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度的综合性极端物理条件的重要手段。在对超短超强脉冲激光发展现状和趋势分析的基础上,针对高能量密度物理等前沿基础科学实验研究多样化的需求,提出研制不同脉冲宽度、三种脉冲激光(两束输出功率为10 PW的飞秒激光、单束输出功率为1 PW@1 Hz的飞秒激光、单束千焦耳皮秒激光和单束万焦耳纳秒激光)协同输出至4个物理实验站形成不同工作模式,实现多种加载-诊断物理实验功能的星光超强激光装置(XG-ELF)的设想。对XG-ELF装置的物理实验设想和主要设计结果进行介绍。建成后的XG-ELF装置将为我国高能量密度物理前沿基础领域中的研究提供先进的研究平台。
激光器 极端条件 高能量密度物理 超短超强激光 光参量啁啾脉冲放大 
光学学报
2022, 42(17): 1714001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别,结合诊断系统排布,可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D23He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息,从而更加及时地指导实验的开展。
激光聚变 内爆 质子能谱 在线诊断 laser fusion implosion proton spectrum online diagnosis 
强激光与粒子束
2022, 34(5): 052001
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory, Laser Fusion Research Center, CAEP, Mianyang, Sichuan Province 621900, China
2 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100871, China
3 Institute of Heavy Ion Physics, Peking University, Beijing 100871, China
4 School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
5 School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
The results of a commissioning experiment on the SILEX-Ⅱ laser facility (formerly known as CAEP-PW) are reported. SILEX-Ⅱ is a complete optical parametric chirped-pulse amplification laser facility. The peak power reached about 1 PW in a 30 fs pulse duration during the experiment. The laser contrast was better than 1010 at 20 ps ahead of the main pulse. In the basic laser foil target interaction, a set of experimental data were collected, including spatially resolved x-ray emission, the image of the coherent transition radiation, the harmonic spectra in the direction of reflection, the energy spectra and beam profile of accelerated protons, hot-electron spectra, and transmitted laser energy fraction and spatial distribution. The experimental results show that the laser intensity reached 5 × 1020 W/cm2 within a 5.8 µm focus (FWHM). Significant laser transmission did not occur when the thickness of the CH foil was equal to or greater than 50 nm. The maximum energy of the accelerated protons in the target normal direction was roughly unchanged when the target thickness varied between 50 nm and 15 µm. The maximum proton energy via the target normal sheath field acceleration mechanism was about 21 MeV. We expect the on-target laser intensity to reach 1022 W/cm2 in the near future, after optimization of the laser focus and upgrade of the laser power to 3 PW.
Matter and Radiation at Extremes
2021, 6(6): 064401
胡必龙 1,2,*李伟 1,2王逍 1,2左言磊 1,2[ ... ]粟敬钦 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
扩束是超高峰值功率激光装置中必不可少的一环,由离轴抛物面镜组成的反射式扩束系统可解决传统透射式扩束带来的色散、色差及激光脉冲前沿畸变等问题。利用光线追迹法和惠更斯-菲涅耳原理对反射式扩束和聚焦过程进行分析,计算了在反射式扩束系统参数不同时,离轴抛物面镜失调对激光脉冲远场时空特性的影响,给出了激光脉冲斯特列尔比和峰值强度的误差允许范围。
物理光学 几何光学设计 激光扩束 离轴抛物面镜 光线追迹 矢量衍射 超快激光脉冲 时空特性 
光学学报
2021, 41(21): 2126003
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
2 北京大学 核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871
基于超短超强激光的短脉冲中子源是实现超快中子探测的理想中子源。如何提升中子产额是目前短脉冲激光中子源实现应用需求亟需解决的关键问题。提出基于靶背鞘场加速机制和束靶反应方案,采用LiD复合组分靶作为中子转换体,可以有效提升激光中子产额。与常规的LiF转换体相比,除了p-Li和d-Li两个反应道之外,LiD转换体可以多出p-D和d-D两个反应道,因此可充分利用激光加速的质子和氘离子的多反应通道优势来提升中子产生概率。实验结果表明,相比于LiF转换体,LiD转换体可带来中子产额2~3倍的提升,达到5.2×108 n/sr的最高中子产额,并具备更好的前冲性。实验还区分了多反应通道的贡献,证明中子产额提升主要来自于p-D反应。
激光脉冲中子源 中子产额 中子转换体 多反应通道 laser pulse neutron source neutron yield neutron converter multi reaction channels 
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094004

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