兼容多波长及多脉宽输出的频率转换系统设计

通过对多种频率转换方案的深入对比分析,设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用"Ⅱ+Ⅱ"类双晶体级联的方式,可以实现"偏振失配"三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型,结果表明,当两块晶体厚度均为10mm时,可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。     

聚龙一号装置上首次铝套筒Z箍缩X射线背光照相实验

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器（1053 nm, 1 kJ, 1 ns）驱动固体靶材产生X射线, 然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术, 成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下, Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力, 为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。     

ICF靶支撑定位机器人系统研究

 在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上，设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统，主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构，论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位，测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示：系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作，靶定位精度达到μm级，定位时间随精度的提高而延长。     

基于角色散的非共线匹配宽带三倍频技术

宽带光打靶可以有效降低激光等离子体相互作用过程中非线性效应。提出一种基于角色散的非共线匹配宽带三倍频方案,利用宽带基频与窄带二倍频的非共线和频产生宽带三倍频,和频过程中通过特殊设计的渐变光栅实现不同频率的基频光束以特定角度入射,补偿了波长差异引入的位相失配使得全波段满足位相匹配条件。理论模拟表明,采用KDP晶体Ⅱ类位相匹配,将中心波长为1058 nm、带宽10 nm的宽带基频光与526.5 nm的二倍频光进行非共线匹配和频,可以实现高效宽带三倍频转换。     

气氛环境对真空窗口紫外激光诱导损伤阈值的影响机制

基于氟橡胶圈密封测试了熔石英真空窗口在351 nm激光辐照下的激光诱导损伤阈值（LIDT）,实验发现真空窗口和氟橡胶圈紧密接触后LIDT下降约50%,氟橡胶圈经多次挤压后,其对真空窗口LIDT的影响显著减弱,在此基础上对比了大气、103 Pa和10?2～10?1 Pa下真空窗口的LIDT,结果显示随着气压降低真空窗口LIDT显著下降且气压再次升高后其LIDT未有提升。基于铟丝密封对比测试了真空窗口在不同气压下的LIDT,结果未发现气体含量差异对真空窗口LIDT的影响。对比两种密封材料测试结果,认为真空窗口LIDT下降是由氟橡胶圈污染引起,且低气压下有机物释放加剧。     

束靶耦合传感器光学及机械设计

利用共轭原理设计了用于惯性约束聚变的束靶耦合传感器,不仅解决高精度打靶,同时避免模拟准直光在瞄准过程中直接辐照实验靶。根据束靶耦合传感器的设计功能和工作原理,进行系统的光学设计和机械结构设计,通过成像实验采集的图像光学分辨力达到6 m,束靶耦合精度8.8 m。该束靶耦合传感器已经成功应用于神光-Ⅲ原型装置,通过针孔相机采集的四孔CH靶图像,统计计算得到装置的打靶精度优于25 m,满足设计打靶的束靶耦合精度的指标。     

超短脉冲三倍频中特殊群速度组合的分析

基于非线性耦合波理论,对比分析了超短脉冲三倍频过程中不同的特殊群速度组合模式下的谐波转换特性(转换效率和带宽等).利用分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta积分算法,对脉宽150 fs左右的超短脉冲在KDP晶体中的I类混频过程进行数值模拟,结果表明:三波包"不等速匹配"模式下的综合谐波转换性能(转换效率达到50%和转换带宽达到2 nm)整体要优于其他特殊群速度匹配模式;"三波包不等速"模式更有利于三波包间能量之间的耦合及转换.这一结论为进一步提高超短脉冲三倍频的转换效率及带宽具有理论指导意义.