多模光纤激光靶面辐照匀滑特性研究

研究了基于光纤放大网络的激光惯性约束核聚变的靶面光场的均匀特性,采用透镜阵列匀滑多束多模光纤激光器集束后的光场,设计了合适的透镜阵列并进行相应的实验,获得聚焦后靶面处的极小光斑,其靶面光场顶部区域RMS(Root Mean Square)低于5%。同时实验上研究了靶面位置和集束激光器数目对匀滑效果的影响,合适的靶面位置和增加集束激光器数目能明显的改善匀滑效果。     

高功率激光驱动器光束匀滑技术研究（特邀）

激光驱动惯性约束聚变的打靶过程中,光场不同空间频率的不均匀性会引起内爆的流体力学不稳定性、印痕效应和激光等离子体不稳定性。这些不稳定过程将最终影响内爆压缩倍率,从而影响到点火。为了控制焦斑不均匀性进而抑制不稳定过程,人们提出了束匀滑技术:通过光场调控控制焦斑分布特性,进而控制束靶耦合过程。束匀滑可分为空间域匀滑和时间域匀滑。空间域匀滑通过控制波前形态获得平整的焦斑包络,降低低频不均匀性。时间域匀滑通过控制光束的相干性减弱激光焦斑中的散斑,进而减弱中高频不均匀性。随着抑制更高激光功率密度条件下激光等离子体相互作用的需求愈发紧迫,涌现出一些新型的束匀滑方法。文中介绍了束匀滑技术在大型激光装置上的使用情况,并对目前提出的各种束匀滑技术进行了总结和分析。     

高功率激光装置光束匀滑技术研究进展

在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中,为了提高束靶耦合效率,抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利-泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性,需要对光束进行匀滑处理.对各国研究的匀滑技术进行了调研,并对国外大型激光装置的匀滑技术进行了总结分析,分析了我国光束匀滑技术方面的进展情况.     

偏振控制板对干涉斑纹的匀滑特性

对偏振控制板匀滑随机位相板产生的干涉斑纹的特性进行了理论分析和数值模拟 ,用叠加在光强包络上的斑纹对比度来评价偏振控制板的匀滑作用 ,结果表明结构最简单的二单元偏振控制板对远场光斑具有最佳匀滑效果。     

衍射微透镜阵列用于面阵半导体激光光束匀化

提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了非成像型微透镜阵列光束匀化系统,并对其进行了实验验证。当衍射微透镜的口径为0.125mm,相对孔径为0.1,相位台阶数为8时,测得焦斑在快轴方向的不均匀性为12.34%,能量利用率为96.6%;慢轴方向的不均匀性为5.42%,能量利用率为95.74%。实验结果与理论模拟的结果吻合,验证了衍射微透镜阵列光束匀化系统模型的可行性。     

ICF中光束平滑及靶面辐照均匀性技术评述

由于激光的高强度,它成为惯性约束聚变的首选驱动器.但为实现聚变靶丸的均匀压缩,必须提高激光的辐照均匀性.分析了惯性约束聚变中实现激光光束平滑和靶面均匀辐照的几种主要技术方案的原理和方法,得出各技术手段的性能特点及适用条件.     

"神光-Ⅱ"装置靶面均匀辐照系统的优化设计

利用小透镜列阵均匀化技术 ,针对“神光 Ⅱ”出射光束近场光强特殊分布 (有大面积光强为零的区域 )的情况 ,通过对主聚焦透镜及小透镜列阵组合系统的优化设计 ,实现了靶面光强的大光斑均匀辐照 ,并利用其驱动平面铝靶 ,获得了具有大范围良好平面性的冲击波发光信号。     

大功率半导体激光器阵列光束光纤耦合研究

从半导体激光器的光参数积出发，给出了一种集光束准直、整形、聚焦及耦合的高功率半导体激光器阵列光束的光纤耦合方法。推导出了正交的两组准直微透镜阵列的面形公式；计算了准直光束的准直精度和聚焦光学系统参数。作为例子，给出一个光纤芯径为800μm，数值孔径0．37的光纤耦合高功率半导体激光器实验结果．其耦合效率大于53％。     

诱导空间非相干和消衍射透镜阵列用方式束匀滑方案的腔壁辐照特性分析及优化

针对惯性约束聚变(ICF)装置中的光路排布和柱形靶腔结构,建立了基于诱导空间非相干(ISI)和消衍射透镜阵列(DLA)联用的宽带激光束匀滑方案的靶腔内光传输模型,进而开展了腔壁辐照特性的分析和优化。在基于ISI与DLA联用的宽带激光束匀滑方案中,主透镜焦距与柱形靶腔参数的匹配至关重要,否则将对不同入射角度集束在腔壁处的光斑造成不同程度的破坏,导致腔壁光斑交叉重叠,从而严重破坏腔壁辐照的均匀性。本文通过分析主透镜焦距和DLA参数等对腔壁辐照特性的影响规律,开展了宽带激光束匀滑方案的参数设计及优化,以改善腔壁辐照的均匀性。结果表明：增大主透镜焦距,可有效保持不同入射角度集束在腔壁处光斑的包络,从而减轻腔壁光斑交叉重叠的现象;合理选取DLA的子透镜数目和子透镜长短轴比例,可以提高腔壁光斑的占空比,并有效减少束匀滑所需的时间;优化内环集束的入射角度,可以避免内环与外环集束在腔壁上交叉重叠。     

衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化

提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了成像型微透镜阵列匀化系统,并研究了微透镜口径及相位台阶数对焦斑均匀性的影响。结果表明:当衍射微透镜的口径D=0.27 mm、相位台阶数L=16 时,可获得不均匀性约为5%、系统能量可利用率达97%的均匀焦斑。     

精密激光—靶实验所需的“太阳神”激光器的改进

１９９３年开始的“精密太阳神”计划强调在两束“太阳神”掺钕磷酸盐激光器上一系列激光与靶的实验任务。最近不有三个重要要求必须满足，这些要求对兆焦耳激光也是重要问题。第一，入射光束与光束时间的３ω功率，对３ｎｓ，３ω整形脉冲的可重复高能发射，其平衡应胡５％－１２％范围，第二，沉积在靶上激光能量的平滑均匀性，即信号光束调制的对比度，应保持低于５％；阳后，对光束打靶的严密控制会导致革靶室中心靶的瞄准精度小     

激光黑腔靶等离子体相互作用研究现状和发展趋势

综述近年来团结美国“国家点火装置”（NIF）所开展的大尺度激光腔靶等离子体相互作用研究,结合国内的研究,对抑制受激布里渊散射（SBS）减少散射光、抑制受激拉曼散射（SRS）减少超热电子、成丝（FI）以及均匀辐射方法进行了深入的分析和综述。评述了研究现状和取得的成果,还分析了该领域的发展趋势,提出了我国惯性约束聚变（ICF）等离子体研究应该注意的一些问题和建议。     

高功率固体激光和相关单元技术研究的新进展

对高功率固体激光和相关单元技术研究的新进展,如高功率二极管泵浦固体激光器,用于惯性约束聚变和惯性聚变能的二极管泵浦固体激光驱动器,TW和PW级高亮度源,以及板条固体激光放大器等研究的新进展作了评述和分析。     

多孔径光束积分激光匀束器理论与设计

分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者提供更好的光束均匀性和边缘坡度。此外,入射光的准直性能会影响匀束效果,当入射光发散角较大,超过微透镜数值孔径时会导致像面光斑出现明显旁瓣,无法实现正常的匀化。     

上海光机所光纤激光二维阵列实现26W相干耦合激光输出

近日,中国科学院上海光机所先进激光技术与应用系统实验室采用4束光纤激光构成二维阵列通过共用外腔技术,成功实现了4束二维光纤激光器阵列的位相锁定,观测到稳定、清晰的相干阵列光斑图样,获得了26W的相干耦合激光输出。这是继单根光纤激光突破千瓦和成功实现两束光纤激光相干合成以来,在高功率光纤激光领域的又一重要突破。     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

电子束抽运高重复率KrF激光系统

为了发展惯性约束聚变能驱动装置所需的技术，在日本电子技术实验室，建立了高重复率电子束抽运的KrF激光放大器，样机放大器的脉冲电源系统巳建成，以1Hz重复率产生-300KV、80ns的脉冲。用脉冲变压器、磁开关和水介质脉冲形成线代替通常的带有球隙开关的Marx发生器，得到高压电短脉冲，这个系统的关键技术这一是强制冷却方法和HIBACHI结构中的阳极箔增加了其寿命。设计采用辐射和传导作为主要冷却过程，并允许箔加温到高温。选择HAVAR和钼分别作承压箔和阳极箔，代替通常的钛箔。箔的最高温度通过数字计算表明本设计是可用的。