天光一号预放大器自动准直技术研究

天光一号高功率KrF准分子激光装置采用光学角多路实现了六束激光的主振荡功率放大,其光路复杂,人工调节繁琐,指向精度难以保证,且激光波长为248 nm,属于深紫外波段,无法采用常用的光束自动准直方法。为了保障六束激光聚焦叠加并稳定精准地照射到靶面上,需开展适合天光一号装置激光参数及光路特性的自动准直技术研究。本文以预放大器三束输入、输出光路为研究对象,探索适合天光一号装置的自动准直方法,建立了预放大器光路自动准直系统,实现了快速、高精度光束的调节,验证了自动准直方案的可行性,为天光一号KrF准分子激光装置实现全光路自动准直奠定了技术基础。     

9 高功率KrF激光性能改进及束靶作用研究进展

采用光束平滑技术和像传递技术，优化建立了“天光一号”装置的6束MOPA系统，激光放大器的输出能量提高到200J，在靶上获得好的激光辐照均匀性，6束激光聚焦到靶的不均匀度达2%，接近美国海军实验室NIKE装置的水平；首次实现6束激光同时打靶，在功率密度2TW／cm^2的条件下，采用飞片增压技术在飞片靶中产生超过200万大气压的冲击波，采用可见光条纹相机测量到冲击波信号，验证了天光装置开展状态方程实验研究的可行性。     

三腔放电泵浦准分子激光器的CHEL3300的研制和验收

“天光一号”准分子激光系统是我国最大型的准分子激光系统,由种子光源、预放大器、主放大器和MOPA光路组成。目前,由于种子光源的强度不能使预放大器达到放大饱和,放大器的泵浦功率不能充分利用,整个系统最终输出能量不能满足开展物理实验的要求。因此需引进1台高性能准分子激     

用饱和增益开关方法对“天光一号”进行脉宽压缩实验研究

目前“天光一号”前端输出脉宽约为23 ns,为适应将来ICF对入射激光的高功率要求,必须对其脉宽进行压缩。另外,目前“天光一号”正在用平滑光束进行物质状态方程的实验研究,实验要求作用于靶上的功率密度必须在1012 W/cm2以上,这也提出了必须对现有的脉冲宽度进行压缩的要求。我们采用了饱和增益开关的方法来实现对KrF准分子激光脉宽的压缩。其基本原理是将振荡腔产生的双程放大部分的非相干光束分成大小分别为0.01Is和Is(Is为放大腔的饱和光强)的两束光,强度小的一束先进入放大腔放大,此时由于是小信号,增益可达到约200倍。然后让强度大…     

超短脉冲在电子束泵浦KrF激光器中多级放大研究

将紫外超短激光脉冲经过放电泵浦KrF激光放大器LLG50、“天光一号”电子束泵浦KrF激光预放大器和主放大器进行了3级放大,最终将1 mJ的超短脉冲激光放大到了8 J。建立了超短激光和ASE互相竞争放大的动态模型,分析了ASE对多级放大的影响,并提出了抑制ASE、提高放大效率的方法。 1     

高功率KrF准分子激光光束平滑技术实验研究

均匀辐照是束靶相互作用实验的首要条件。采用无阶梯诱导空间非相干(EFISI)光束平滑技术对KrF准分子激光光束进行平滑实验研究,初步得到了带宽Δλ为4×10-10m、相干时间tc为0.5ps、不均匀性小于12%的光束空间分布。     

天光一号高功率KrF准分子激光装置气系统优化设计

天光一号高功率KrF准分子激光装置由研制阶段过渡到使用阶段,需要将11套实验性气系统做成1套应用性气系统,进一步保障加速器的安全、可靠、稳定运行。该系统将实现气系统的完全自动化运行,并提供手动系统作为备用运行手段。完成后的装置具有以下优点。     

“天光一号”装置精密化进展

“天光一号”装置精密化主要包括如下三方面内容：1）6束光学角多路系统的优化；2）加速器运行稳定性及关键技术研究：3）光束参数实时监测系统的建立。围绕这三方面主要完成了如下工作内容：对角多路系统中影响光束均匀性的局部光路进行了改进和完善，主要包括两级放大器的输入输出光路；为满足靶室内开展状态方程测量实验的需要，重新设计加工了打靶聚焦系统，     

多路激光聚焦系统的均匀性分析

本文建立了一套光束焦斑均匀性测量系统，获得了单束与多束聚焦系统的焦斑图像。基于Matlab图像处理与图形用户界面（GUI）设计技术，开发了一套多束激光聚焦系统的均匀性计算程序，可快速有效地给出单束与多束聚焦模拟的不均匀因子与相应的能量占有率（又称桶中功率，PIB）。计算结果表明：当能量占有率为70%时，“天光一号”装置六束聚焦焦斑的不均匀因子小于2%，可为状态方程实验研究提供均匀的焦斑条件。     

基于天光一号装置的激光直接驱动准等熵压缩研究

采用一种新型的激光驱动准等熵压缩方式,利用KrF准分子激光长脉宽的特点,在不经过脉冲整形的情况下在带窗口铝靶上实现了激光直接驱动准等熵压缩。实验前,对激光光束和靶结构进行了匹配设计。激光打靶获得的峰值压力为16.8 GPa,压力上升前沿约为17.0 ns,与辐射流体力学数值模拟结果一致,验证了实验方法的可行性和天光一号装置的稳定性和可重复性。通过分析受辐照后靶的损伤形貌与结构特征,发现受辐照区域铝膜完全气化,在辐照区域边缘形成溅射堆积状。辐照前后材料组织结构稳定,在高温高压作用下未形成新物质。最后,基于一维辐射流体力学模拟程序研究了不同激光功率密度对准等熵压缩加载过程影响规律,并采用热力学定律计算了其熵增,获得了其变化规律。     

高功率KrF激光性能改进及其应用

在惯性约束核聚变(ICF)与惯性聚变能(IFE)研究领域，要求短波长、宽频带、高效率、非线性效应小、可重复频率运行的新型高功率激光驱动器。为此，设计、研制、建造了6束角多路传输120J／23ns大型高功率KrF准分子激光振-放(MOPA)系统“天光一号”。     

天光一号装置六束平滑光MOPA光学角多路系统研制

利用天光一号装置前端激光器(LPX-150型放电泵浦氟化氪激光器)输出的光束平滑均匀性甚好的部分非相干光(248 nm、ASE光源)作为MOPA系统的种子光源,设计并组建了六束平滑光MOPA光学角多路系统。 该系统光路设计的基本原理是,将前端激光器中ASE光源的物面,通过严格的4F像传递传输     

Development of Target （Source） Preparation Technique With Pulse Electroplating and Direct Current Plating

2006年，“天光一号”准分子激光装置运行状态基本良好，主要承担总装“军口863”的重点项目，开展核爆模拟的高压状态方程实验研究和惯性约束聚变基础研究，同时还承担部分自然基金、中核预研基金、院长基金等课题。“天光一号”装置的稳定运行，为加速器性能实验、     

“天光Ⅱ—A”强流脉冲加速器的重新恢复

“天光Ⅱ—A”强流脉冲加速器由20世纪90年代中国原子能科学研究院用自建的天光Ⅱ号强流脉冲加速器改建而成,过去主要用于电子束双向泵浦KrF准分子激光。2007年,由于实验室场地调整,该加速器被拆除。经中国原子能科学研究院统筹调整,该加速器于2008年在串列升级工程技术部重新安装。     

“天光一号”激光装置实时监测系统

利用“天光一号”激光装置开展激光靶物理实验的过程中，传输到靶面的能量、脉冲宽度和波前均匀性对物理实验的结果起到决定性的作用。为保证装置的稳定运行，同时实现对装置运行状况的实时获取、分析和评估，逐步建立起“天光一号”激光装置实时监测系统。     

Discussion of Data Difference Among Measured Thermal Neutron Cross Section of ^135Cs

“天光一号”系统采用诱导空间非相干（FEISI）和像传递技术实现了对靶平面的均匀辐照，但该技术并不能确保光束在激光传输路径上的近场分布均匀。虽然MOPA系统中大多数光学元件表面平均光通量不大于 1J／cm^2，     

“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。     

大跨度气流屏蔽筒

为解决气流对MOPA角多路厅与主放大腔、预放大腔之间的光路的干扰,设计安装了气流屏蔽筒。采用可伸缩的推拉式设计解决了大跨度问题(最大至13 m)。较好地改善了激光在空气中的传输质量,降低了激光传输对天光一号加速器大厅气流的要求,并方便了天光一号加速器大厅中其他工作的进行。     

“天光一号”系统同步触发激光器Trigex 248通过验收

“天光一号”准分子激光系统中的同步触发激光器Tol-100由中国科学院安徽光学精密机械研究所研制，引进于1992年。经过14a的长时间运行，激光器严重老化，输出激光强度极不稳定，严重影响“天光一号”系统的同步稳定性。同时，由于该激光器为20世纪90年代的产品，目前很难购买到相关配件对其进行维修。     

六束平滑光聚焦系统设计

“天光一号”的六束角多路系统改进为适合平滑光束的系统后,由于目前的每一束光都具有大的发散角,以前的聚焦透镜无法将现在的平滑光束聚焦到我们实验需要的尺寸,因此以前针对平行光设计的聚焦打靶系统不再适合于现在的光束,因此需要改进。排除了用一块透镜聚焦的办法,因为用一