1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
靶面焦斑合束数值模拟研究可为准分子激光角多路系统建设提供重要参考。首先介绍了靶面激光焦斑合束的计算方法，进而基于单束激光焦斑形态和光束指向稳定性开展了18束准分子激光靶面合束计算，给出了合束焦斑的形态及评价参数。最后，基于准等熵压缩实验的要求，研究了不同系统成像质量对激光指向稳定性的要求。研究表明：多束激光焦斑合束有利于提高焦斑均匀性；高系统成像质量需要较高的光束指向稳定性来保证合束焦斑的均匀性，否则高系统成像质量的优势得不到体现；系统成像质量较差时，光束指向稳定性处于一定范围内即可，更高的激光指向稳定性对焦斑的均匀性改善不显著。
激光光学 激光技术 光束平滑 数值计算 不均匀性 正态分布 准分子激光
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
在充分调研大型激光系统多种光束平滑技术基础上，针对高功率准分子激光系统波长短、宽频带等特点，选用了无阶梯诱导空间非相干(EFISI)技术来实现角多路高功率准分子激光系统的平滑化。利用前端部分相干散射源和严格的像传递光路，开展了光束经预放大器1三程放大和预放大器2双程放大实验，研究了光束动态均匀性。实验结果表明，基于EFISI技术的平滑方法较好地保持了散射源的光束均匀性，经预放大器1放大后不均匀性为2.04%，经预放大器2放大后不均匀性为1.96%，能够满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。
激光光学 准分子激光 角多路系统 光束平滑 无阶梯诱导空间非相干 像传递
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家实验室，陕西 西安 710024
对于高功率准分子激光，光学角多路和诱导空间非相干(EFISI)光束平滑是高功率准分子激光压缩脉宽、提高功率密度和实现靶面均匀辐照的有效途径，其应用涉及前端至靶前的各个环节，主要体现为平滑化窄脉冲激光的传输放大问题。首先介绍了基于散射法开展的部分相干源前端技术及脉冲整形的初步研究结果，利用直接法和反射率耦合方法，研究了5台激光放大器增益特性。然后，讨论了窄脉宽激光放大时的自发辐射放大(ASE)控制技术，最后，介绍了窄脉冲激光放大实验系统。实验获得了预期的实验结果，输出能量为5～6 J，激光脉宽约10 ns，聚焦光斑约Φ300 μm。单路系统实验结果表明，系统放大链和光学设计合理，基本满足角多路MOPA系统的技术验证要求，为系统工程设计奠定基础。
准分子激光 高功率激光 激光放大 光束平滑 excimer laser high power laser laser amplification beam smoothing
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
为得到物面光强分布均匀、能量尽量大的部分相干XeCl准分子激光前端种子光，采用放大自发辐射(ASE)法和散射法开展了前端平滑实验研究。首先，基于一台窄脉冲XeCl准分子激光器，研究了种子光的物面光斑均匀性、能量和发散角随光束口径及物面位置的变化规律。然后，分析了影响种子光参数的因素。最后，进行了验证实验。实验结果显示：ASE法种子光物面光斑不均匀性最小为2.01％，能量为微焦量级，但发散角在水平和竖直方向有较大差别；散射法种子光物面光斑不均匀性最小为1.54％，能量为百纳焦量级，发散角为5.5 mrad，衍射极限倍数处于14~37可调。前端泵浦腔尺寸和入射激光能量、散射板上光斑大小、收集透镜焦距分别是影响两种种子光参数的重要因素。经初级放大器放大后，光束物面光斑不均匀性为2.04％，能量达到8.0 mJ，满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。
准分子激光 XeCl激光 光束平滑 均匀性 放大自发辐射 散射 excimer laser XeCl laser laser beam smoothing uniformity Amplified Spontaneous Emission(ASE) scattering
采用无阶梯诱导空间非相干技术,对6束角多路高功率KrF激光中一束激光束进行光束平滑,用前端振荡器双程放大自发辐射(ASE)作为部分相干源,此部分相干光经过4f像传递,经电子束抽运预、主放大器放大,聚焦在靶上,靶上能量30 J/40ns,靶斑300μm,分布不均匀性σ≤1.4%.此外,通常23ns前端单束类高斯型脉冲经主振荡功率放大(MOPA)后脉宽展宽为50ns,采用增益饱和开关技术,压缩脉宽经主放后得到30 J/25ns脉冲.用此单束30 J/25ns平滑光束辐照飞片,焦斑直径～300μm,采用双层飞片(50μm Kapton膜+13μm Al),单晶石英靶片,飞片飞行距离(空腔距)～160 μm,用条纹相机对飞片撞靶速度进行了测量,得到飞片速度～8 km/s,与1-D HYADES流体动力学模拟相符.计算了靶中击波压力可大于1 Mboar(100 GPa).用建立的钛宝石,KrF混合型台面紫外高强度超短脉冲(440fs)激光系统,靶面聚焦强度达到1017W/cm2.用此装置进行束靶作用超热电子研究,研制了180°电子磁谱仪,用其直接测量超热电子谱,得到超热电子温度～81 kev.并用此超短脉冲注入电子束抽运KrF预放大器与主放大器得到8 J,皮秒级超短脉冲.并研究了能量信噪比随主放输入增大而下降的规律.
激光技木 高功率KrF激光 光束平滑 增益饱和开关 潋光加速飞片 超短脉冲放大
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
里弗莫尔已开始建造"水星"激光系统,作为用于惯性聚变研究一系列新型二极管抽运固体激光器的首项任务."水星"将在一项独特激光结构中综合三种关键激光技术:二极管抽运、晶体和气体冷却,可按比例扩大至千焦耳级能量,用于惯性聚变能研究.主要的性能目标包括:1.047 μm波长,2~10 ns脉宽,10 Hz重复率, 100 J能量,10%电效率."水星"完成后,可以一定的重复率进行多靶室打靶实验,用于高能密度物理研究.
惯性聚变能 二极管抽运固体激光器 新激光晶体 气体冷却 光束平滑
在无阶梯诱导空间非相干光束平滑技术中,用作前端的部分相干源是重要的组成部分.介绍了利用准分子激光进行的部分相干源实验,发现聚四氟乙烯是一种较理想的散射材料.研究了聚四氟乙烯散射源对光束的散射性能,给出了光束均匀性、空间相干性和能量转换效率等参数.
准分子激光 均匀性 部分相干光 相干性 光束平滑 excimer laser uniformity coherence beam smoothing
