“天光一号”加速器主放大器改造初步方案

“天光一号”加速器主放大器始建于1978年，至今已服役30年，设备存在的问题有：材料的高压绝缘和密封结构老化，电容器备品缺乏，测量设备缺少必要的技术支持，技术性能落后于现代的新技术等。随着科研的不断深入，该设备的主要性能对激光光束品质的提升和对靶物理实验精度的提高等造成瓶颈，且由于老化的原因造成装置故障率高，影响装置的可运行时间和稳定性。     

不锈钢放射性模拟样片在空气中的激光去污技术

采用APEX放电型准分子激光器作为激光光源,用低放废液制备不锈钢放射性模拟样片,在激光去污装置上开展激光去污工艺参数的研究。通过考察不同的辐照强度、脉冲频率、辐照角度及扫描速率参数对不锈钢放射性模拟样片表面去污因子DF的影响,获得了激光去污工艺参数。在此参数下对模拟样片表面的去污因子大于200,剥离厚度小于20μm。     

长脉冲KrF激光驱动高速飞片实验研究

利用侧向阴影成像技术开展了激光驱动高速金属飞片实验研究,并介绍了飞片实验系统与条纹相机时空标定结果。实验在辐照激光波长248 nm、脉宽28 ns、能量100 J、功率密度1.8×10¹²W/cm²的条件下加速带有50 μm烧蚀层的5 μm铝飞片至10 km/s左右。讨论了不同条件下加速过程的区别,分析了冲击波对飞片加速过程的影响,并从铝、钽飞片实验对比中发现激光烧蚀不同材料的能量转化效率是不同的。     

Study on Coating of Plasma Spray Al2O3 on Surface of Molybdenum Alloy

实验研究在强冲击波作用下各种材料的状态方程，对于武器设计、新材料科学、地球和行星内部的地球物理学研究等研究领域都有非常重要的理论意义和广泛的应用前景。随着强激光技术的发展，实验室利用强激光产生稳定冲击波研究物质的状态方程已经实现。激光速度干涉仪已成为1个被普遍接受的测量自由面速度的诊断设备，可直接记录靶自由面速度随时间的变化。根据实验要求建立了光学记录速度干涉仪系统（图1），用以进行状态方程自由面速度数据的直接测量。     

3 超短脉冲激光与原子团簇相互作用实验研究

实验研究了超短脉冲激光与原子团簇相互作用过程中各种实验条件对团簇吸收激光能量的影响。实验发现高Z稀有气体（Xe）以及较高的气体压力都更易形成大团簇，对激光能量的吸收较高。还研究了激光波长（744与248nm）、激光强度以及偏振态等对吸收效率的影响。结果表明，短波长激光更易被团簇吸收；在一定强度范围内（10^15～10^16W／cm^2），随激光强度的增强，团簇对激光的吸收效率也增高；P极化光比S极化光更易被团簇吸收。     

高功率KrF激光性能改进及其应用

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.     

宽带抽运对受激布里渊散射影响的研究

提出了一个描述宽带激光抽运受激布里渊散射的理论模型.假设宽带的连续激光光谱是由若干窄带的光谱组成,这些相邻窄带谱线产生SBS的过程有一定的耦合作用.模型中包含抽运耗空和介质击穿对SBS过程的影响.理论和实验获得了宽带抽运对SBS过程影响的基本规律,获得的最大能量反射率为45%.数值拟合的结果与已有实验结果进行了比较,理论与实验基本吻合,证明了模型对宽带SBS的产生有一定的预测作用.     

超短脉冲激光辐照固体靶产生超热电子研究

实验研究了超短脉冲激光辐照固体靶产生的超热电子温度 ,所用方法是测量超热电子在固体中韧致辐射产生的硬X射线 ( >30keV)能量连续谱。中等强度 ( 1 0 16W /cm2 )、无预脉冲、红外超短脉冲( 74 4nm ,1 30fs,6mJ)、P极化激光 4 5°照射 5mm铜靶 ,产生了能量为 4 0 0keV的X射线信号 ,利用Maxwellian分布拟合能谱得到的超热电子温度为 85keV ,产生高能电子的主导吸收机制为真空加热。     

激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用电子加热机制研究

本文利用二维PIC模拟了超短超强激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用过程中电子的加热机制。结果表明,在10²³ W/cm²的超短超强激光场与陡峭密度分布的μm级等离子体层相互作用的过程中有质动力加速、大幅度等离子体尾场及共振吸收共同决定了电子束的加速与加热。