强激光与粒子束
2022, 34(12): 121004
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
光谱色散匀滑(SSD)光束的焦斑动态特性是联系激光等离子体不稳定性(LPI)和高功率激光装置性能的重要纽带。为了提升对SSD光束聚焦性能的认知,基于条纹相机的光成像系统,开展了带时间分辨的光束测试实验,获得了SSD光束的焦斑动态图像和演化规律。实验直接演示了SSD光束的焦斑动态特性,沿SSD扫动方向的焦斑图像具有典型的周期余弦扫动特征,扫动幅度、周期等特征与调制频率相关,而垂直SSD扫动方向的焦斑的时空分布则较为杂乱,不再具有典型的余弦扫动特征。另外,实验也表明,SSD光束焦斑有强烈的幅度调制,且调制具有明显的区域效应,调制的大小和SSD扫动方向以及调制频率密切相关。SSD光束焦斑的动态分布特性对光束匀滑性能的分析和优化具有重要指导意义。
激光光学 焦斑特性 光谱色散匀滑 幅度调制 动态演化 中国激光
2022, 49(11): 1105001
强激光与粒子束
2021, 33(7): 071003
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
高功率激光装置中将熔石英透镜置于四倍频晶体之前可有效降低熔石英元件的损伤概率,而实现会聚光束高效倍频是该方案急需解决的瓶颈问题。本文基于非临界相位匹配DKDP晶体系统研究了会聚光束F数对其四倍频效率的影响。研究发现系统F≤30时四倍频效率下降显著,会聚光束四倍频最佳匹配温度随F数和入射激光强度增加而增大;另外,系统F≤20时的四倍频的温度及波长接收带宽显著增加。在此基础上,本文提出了光束分割、温度梯度分布及晶体氘含量梯度分布的方法提升会聚光束四倍频效率,使会聚光束四倍频效率可达80%以上。该研究有助于解决熔石英透镜前置方案的局限性。
非线性光学 四倍频 会聚光束 F数 相位匹配 频率转换效率
Author Affiliations
Abstract
Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, China
Fifth harmonic generation (5th HG) of a Nd:glass laser is an effective way to acquire high-energy coherent deep-ultraviolet radiation near 200 nm. In this work, cascade generation of the fifth harmonic of a Nd:glass laser in a 5 mm ammonium dihydrogen phosphate (ADP) crystal was investigated, and maximum conversion efficiency of 14% and large angular acceptance of 45 mrad were demonstrated at a noncritical phase-matching temperature of 75.1°C. However, as the results reveal, the temperature sensitivity and nonlinear absorption would hinder its high-energy application. As for that, based on the complementary relationship of the angle and temperature in the phase-matching condition, an upgraded focusing 5th HG design coupled with the cylindrical temperature distribution scheme was proposed. By this upgraded focusing design, more than the improvement of the conversion efficiency, the output 5 near-field intensity distribution turns out to be insensitive to the temperature gradient. Potentially, this idea can be applied for many other frequency conversion schemes such as high-repetition frequency lasers, which have similar temperature gradient problems.
140.3610 Lasers, ultraviolet 140.3515 Lasers, frequency doubled 190.2620 Harmonic generation and mixing Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 121403
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳621999
2 中国工程物理研究院 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621999
4 中国工程物理研究院 计算机应用研究所, 四川 绵阳 621999
在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器(1053 nm,1 kJ,1 ns)驱动固体靶材产生X射线,然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术,成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下,Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力,为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。
Z箍缩 背光照相 套筒 不稳定性 Z-pinch X-ray backlighting liner instability 强激光与粒子束
2016, 28(4): 040101
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过对多种频率转换方案的深入对比分析, 设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用“Ⅱ+Ⅱ”类双晶体级联的方式, 可以实现“偏振失配”三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型, 结果表明, 当两块晶体厚度均为10 mm时, 可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。
多波长 多脉宽 正交级联二倍频 偏振失配三倍频 multiple wavelengths multiple pulse-widths orthogonal quadrate doubling polarization mismatch tripling 强激光与粒子束
2015, 27(3): 032018
1 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
并联靶定位系统是一种新结构型式的惯性约束核聚变(ICF)靶定位系统。在并联靶定位系统工作原理及热传递路径分析基础上建立了系统热平衡方程,对热源进行了理论分析和实验测试,确定了热源输出功率及温度。在此基础上,对并联靶定位机构进行了热分析,获得关键部位温度,为并联靶定位系统结构设计及精度分析提供了理论依据。
惯性约束核聚变 并联 定位 热分析
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 光电测控技术与装备研究所, 哈尔滨 150001
利用共轭原理设计了用于惯性约束聚变的束靶耦合传感器,不仅解决高精度打靶,同时避免模拟准直光在瞄准过程中直接辐照实验靶。根据束靶耦合传感器的设计功能和工作原理,进行系统的光学设计和机械结构设计,通过成像实验采集的图像光学分辨力达到6 μm,束靶耦合精度8.8 μm。该束靶耦合传感器已经成功应用于神光-Ⅲ原型装置,通过针孔相机采集的四孔CH靶图像,统计计算得到装置的打靶精度优于25 μm,满足设计打靶的束靶耦合精度的指标。
束靶耦合传感器 高功率固体激光器 靶精确定位 模拟光 同轴标定 beam-target coupling sensor high power solid-state laser precise target positioning simulation light coaxial calibration
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
主要研究大口径KDP晶体的高强度三倍频性能。采用正交偏振干涉法测量了晶体的光轴均匀性分布,并在神光III原型装置上利用快速生长二倍频晶体开展了高强度三倍频实验,验证了折射率均匀性分布对三倍频效率和近场的影响。实验结果表明,大口径快速生长KDP晶体的三倍频性能基本上满足神光III装置的要求,但快速生长晶体的受激拉曼散射增益系数和激光损伤阈值等性能仍有待进一步考核。
激光光学 快速生长技术 大口径 KDP晶体 三倍频 中国激光
2012, 39(s1): s106005