“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，     

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。     

激光打靶实验数据采集与处理系统

本文简要叙述了国外激光打靶联网状况，网络技术发展趋势，提出了激光打靶实验数据在线采集和处理系统结构图，介绍了“神光”激光打靶实验微机网络系统，并对实验结果进行了讨论。     

LD泵浦的Nd:YLF激光放大技术

从理论模拟和实验两方面对环形 LD 泵浦的 Nd:YLF 激光放大系统进行了研究。激光放大系统采用离轴双程放大结构。实验结果表明:系统在注入能量为 150 μJ,放大输出为 109 mJ 时,系统净增益为 1115;采用环形 LD 紧密泵浦的 Nd:YLF 激光放大器,有效地提高了二极管的转换效率,在 1053 nm 处,获得了 1.01 J 的振荡输出。     

“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。     

上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)种子激光传输与注入系统

自由电子激光新发展的高增益工作模式(HG;HG,EEHG)具有独特的优势,但需要外种子激光与电子束团相互作用,为满足实验的要求,我们在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上建立了新的种子激光传输注入与测量系统,实现了种子激光的有效注入。通过采用光参量放大器(OPA),使得注入激光工作波长大范围可调;通过高精度的光学调节与测量装置,实现种子激光与电子束团的精确同步,精度达到亚皮秒量级,测量结果显示激光对电子束团进行了有效的调制。通过以上技术,在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上成功完成了HGHG与EEHG的相关实验。     

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。     

高增益自由电子激光光阴极注入器驱动激光系统设计考虑

高增益自由电子激光对电子束团提出了高品质要求 ,只有光阴极微波电子枪能够达到这一目标。光阴极微波电子枪的驱动激光器是这一系统的关键之一。北京大学重离子物理研究所设计的驱动激光系统的指标是提供 2 6 0nm、6～ 8ps宽、5 0 0 μJ的激光脉冲。系统主要由半导体泵浦的钛蓝宝石振荡器、Nd∶YAG调Q泵浦源、再生式放大器、倍频器等组成。系统中采用了腔长调整锁模技术以及相位稳定反馈装置 ,目的是使激光脉冲的时间抖动小于 1 0 ps。     

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     

强激光与加速器 利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

“天光一号”系统前端激光器LPX一150的振荡器输出的ASE脉冲宽度约10ns（图1中R1），但经放大腔放大后展宽至25ns（图1中R2）。利用脉冲负反馈饱和放大技术，在激光器放大腔输出端插入分光片，将种子光脉冲前沿放大后分出一部分反向注入放大腔饱和放大，从而压制种子光脉冲后沿的增益，以实现脉冲压缩。实验成功获得200mJ／13ns的脉冲输出（图1中CH1），并将光束的空间分布均匀性保持在3％。利用该技术在CHEL3300激光器上进行脉冲放大压缩，可将准分子激光脉冲宽度进一步压缩至5．6ns。     

6 Rossi-α法用于ADS次临界系统测量

本实验用Rossi-α法测量启明星1#的瞬发中子衰减常数。在建立这套测量系统过程中对实验原理和所测量的动态参数进行了研究，并Rossi-α方法进行了理论推导，导出了需要测量的动态参数——瞬发中子衰减常数钠表达式。Rossi-α法测量系统设备的构成主要有^3He中子计数管、前置放大器、主放大器、Counter／Timer类型的数据采集卡和计算机及其软件系统。这套系统的重点部分是数据采集及数据分析软件。     

5 激光团簇相互作用实验系统的建立

为了研究激光团簇相互作用对激光吸收机制的影响，建立了团簇产生系统、激光团簇同步系统以及一套飞行时间谱仪。团簇产生系统主要由螺线管脉冲阀和电源控制器以及产生团簇的气系统组成，为了尽可能地产生大的团簇，选用Xe作为实验气体；激光团簇同步系统由2台数字脉冲延迟器（DG535）构成，第1台用于激光器系统各部分的协调运行，第2台输入端连接到第1台的延迟输出端上，通过一定的时间延迟再控制脉冲阀的信号输出，使得激光与团簇达到同步产生；飞行时间谱仪采用MCP作为探测器，能够对弱信号进行测量，主要用来测量激光团簇相互作用产生的高能离子能谱。     

基于金刚石超短超强激光脉冲X射线剂量仪研制

基于金刚石探测器研制了脉冲X射线剂量测量仪，并对其性能进行进一步研究测试，使用蒙特卡罗软件FLUKA对测量仪进行了全装置建模，基于该模型完成了能量和角响应模拟。在中国计量科学院对仪器进行了实验校准，实验内容包括仪器对于¹³⁷Cs、⁶⁰Co的能量响应以及剂量率响应校准，以及仪器对于¹³⁷Cs的角响应校准，结果表明仪器输出电流与剂量率具有较好的线性，仪器未表现出明显的饱和现象，且仪器对¹³⁷Cs具有较好的角响应，最大差异不超过18%。基于3、6 MV电子脉冲加速器和“XG-III”等激光装置开展了相关验证实验，获得了与Unidos标准电离室、TLD较为一致的结果，最大误差分别为7%和36%。基于以上模拟和实验，进一步验证了本仪器应用于超短超强激光装置致脉冲辐射场剂量实时测量的可行性，为此类脉冲辐射场提供了剂量率测量手段。     

激光与原子团簇相互作用实验系统的建立

研究建立了激光与原子团簇相互作用的实验系统。该系统包括团簇产生系统、真空系统、激光与团簇同步系统、聚焦系统，以及激光与团簇相互作用诊断设备。给出了系统性能测试结果。      

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     

用于激光打靶实验数据采集处理和管理的微机局域网系统

介绍了一套基于微机局域网的ICF综合实验数据采集和处理系统，从基本物理实验需求的分析到系统软硬件的选择，物理测试节点的入网和实验数据的共享和管理等方面阐述了其整个建立过程，给出了实用系统的结构和其应用情况。     

快电子学低晃动触发电路和宽带放大器的研究与分析

研究了快电子学中２种最常用的单元电路：低晃动的触发电路和宽带放大器。对降低触发电路延迟时间晃动的方法进行了详细分析，并在实验中验证了这些方法，触发电路延迟时间晃动小于４５ｐｓ。对宽带放大器的一些基本特性及提高宽带放大器带宽的方法进行了分析，并应用于实际工作中，输出幅度±１０Ｖ，带宽大于２００ＭＨｚ。     

10 飞秒激光系统的运行和改进

飞秒激光系统1年来运行稳定，实验工作饱满，并对系统进行了优化和改善，使再生放大的激光能量一直保持在10m．1以上，脉宽80fs左右，三倍频出射能力在0．5mJ以上。     

激光荧光法直接测定环境样品中的微量铀

用激光荧光法直接测定了环境水样，土壤，生物样品及某些污染物中的铀，并对测定结果进行了分析。结果表明：该方法测定环境样品灵敏度高，线性关系好，对水，土壤和生物样品测定精密度分别为５％，１０％，２０％，从实验室内和实验室间获得的大量榈的数据具有可比性，可以作为常规方法广泛使用。     

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”。