4月10日,第三届国际高功率激光与工程学术研讨会(HPLSE 2018)在苏州召开。大会执行主席、中科院上海光机所朱健强研究员主持了开幕式,大会共主席、英国帝国理工学院Colin Danson教授致辞。


大会共主席、英国帝国理工学院Colin Danson教授


大会执行主席、中科院上海光机所朱健强研究员

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)研究员Constantin Haefner、中国科学院院士贺贤土、俄罗斯科学院应用物理研究所研究员Shaykin A. A就拍瓦激光系统、ICF混合驱动方案、极端光学研究作大会特邀报告。

高能量高功率拍瓦激光系统:可实现精密科学和商业应用的新一代激光器


 

Haefner研究员提出拍瓦激光系统实现最高强度、控制脉冲的空间和时间波形、校正漂移以及稳定超短脉冲的载波包络相位,都需要反馈和闭环控制。新一代高峰值功率激光系统,需要在热管理技术、新型光学材料、脉冲压缩光栅以及先进的计算机控制技术等方面实现创新。他还介绍了LLNL在单口径二极管抽运超高平均功率固体激光器方面取得的研究成果。

重频先进拍瓦激光系统(HAPLS)能以3.3 Hz重频、16 J输出能量以及28 fs脉宽状态连续工作数小时,已交付并安装在位于捷克的ELI激光装置中,这是世界上平均功率最高的二极管抽运固态激光系统。

扩展性高平均功率先进射线照相装置(SHARC)基于HAPLS抽运激光技术和NIF的ARC技术,可提供10 Hz、150 J、150 fs的拍瓦脉冲,光光转换效率(HAPLS为20%)更高。

大口径Tm激光装置(BAT)将使用CW二极管抽运Tm:YLF的多脉冲提取技术,产生平均功率高达300 kW以及峰值功率高达PW的激光脉冲,最终实现的光光效率约为40%,包含冷却设备和控制系统的真实电光效率约为20%。这将为高平均高峰值功率激光器和高转换效率设定新标准。

ICF混合驱动点火靶的设计及其在增压和光束匀滑下的实验研究


 

在报告中,贺贤土院士指出NIF的间接驱动点火实验为未来ICF的激光驱动提供了极有价值的经验,但在现有知识体系下,间接驱动具有极大挑战。当前间接驱动的难点在于大质量烧蚀速率、较低烧蚀压力、热斑点火停滞不前等。NIF所有的实验表明热区压力停滞,热区严重变形,严重的流体力学不稳定导致点火失败。

贺贤土院士详细介绍了间接驱动和直接驱动相结合的混合驱动点火方案。该方案的提出是为了改善间接驱动中出现的问题,设计了一个低Cr≤25高增益的混合点火目标,实现在更高的驱动压力下进行点火。

报告还介绍了在神光III装置上进行的升压等离子体压力和高压等离子体压力实验、光束匀滑实验、黑腔靶丸高能实验,提出了ICF低收敛比的点火靶优化设计。

用于极端光学研究的艾瓦中心(XCELS):面向未来的科学


 

报告围绕俄罗斯艾瓦中心项目(Exawatt Center for Extreme Light Studies, XCELS)展开。该装置的核心是使用一种新型独特光源,其功率约200 PW,未来有希望达到甚至超过1 EW (1 Exawatt=10^18 W)。这种激光与物质相互作用的基本过程属于一个全新的科学分支,这也是此基础设施的主要研究任务。

XCELS亚艾瓦激光器基于光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术。它包括12路相同的放大链路,其中每个产生能量为400 J、脉宽为25 fs的激光脉冲,通过特别设计的聚焦光学系统使聚焦后的最高强度提升至10^25-10^26 W/cm2,焦点能量密度达到10^16 J/cm3。

利用XCELS开展研究将有可能把我们带进全新的物理研究领域,艾瓦量级的激光会在辐射主导的机制中引入粒子动力学,例如:通过量子动力学级联和对粒子的辐射俘获产生超相对论、超高密度e-e+等离子体,它可将光能有效地转换为γ射线;可控的具有极高亮度的GeV光子能的γ射线源未来将作为工具用来研究核物质与真空物理学;通过飞秒到阿秒脉冲的能量转换,可以研究真空的时空结构和高能物理和高场物理这两个领域之间出现的未知现象等。

开幕式上,High Power Laser Science and Engineering共主编、英国帝国理工学院教授Colin Danson宣布2016和2017年的“主编推荐奖”获奖名单,并向论文作者颁奖。

接下来2天,捷克ELI –Beamlines首席科学家Georg Korn、英国牛津大学Gianluca Gregori研究员、法国CELIA Bordeaux的Dimitri Batani教授、澳大利亚新南威尔士大学Heinrich Hora教授等8位国内外顶级专家将作大会邀请报告。来自俄罗斯、法国、英国、美国、德国、中国等70余位高功率激光专家将在高能密度物理、高功率激光器、前沿激光技术与应用、高功率激光元件等专题进行精彩的邀请报告。

会议主席还特别为HPLSE期刊组织会议同名专题(HPLSE 2018 ),该专题将区别于会议论文集,完全通过同行评审,征稿范围不局限于会议内容,截稿日期为2018年7月31日。

本届会议由中科院上海光机所主办,中国激光杂志社、中国工程物理研究院、上海交通大学先进产业技术研究院和苏州大学协办。


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