正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

 利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中,成功地完成了对“神光Ⅲ原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。     

单探头量子随机码发生器

文章介绍一种只用单个单光子探测器的量子真随机数发生器,装置中以3 dB光纤分束器将一个单光子脉冲分解为两个,相对延时后再合成一路由同一单光子探测器接收,由于单光子在3 dB分束器上分束的随机性,光子出现在任一路上的几率相等,将光子出现在其中一路上的定义为1,另一路定义为0,由此可得到一组只由单光子的量子分束行为决定的随机码.采用单个单光子探头,不仅可以减少装置体积,降低成本,还避免了使用双探头时,由于两个探头的基本性能和老化性能不一致所带来的问题.全光纤结构,使得装置内部的光路全封闭,装置具有抗污染和长期稳定性.     

多程放大系统总体光路的稳定性研究

 根据打靶精度要求分解系统的稳定性指标,利用光线追迹并通过三维矩阵与代数运算相结合的方法,开发了分析多程放大系统总体光路稳定性的仿真软件。针对神光-Ⅲ原型装置的总体光路的数学模型,完成了各单个元件稳定性对打靶弹着点的影响的模拟计算。     

“神光Ⅲ”装置靶场结构设计

“神光Ⅲ”主机装置作为世界第三大ICF激光装置,其靶场具有光路排布复杂、物理诊断设备多和结构庞大、繁多及空间复杂等特点。如何满足靶场中数以百计的光学元件极为苛刻的微米级稳定性要求,合理设计结构空间布局保证具有百级洁净度要求光学元件的在线安装和更换,以及超大尺度铝制真空靶室、巨型钢结构光学平台一编组站等单元结构设计都是装置靶场系统结构设计的关键。我们采用靶场总体稳定性分析、三维设计及虚拟仿真技术、模块化、插件化等设计方法,完成了“神光Ⅲ”主机装置的靶场结构设计。     

ICF装置靶场结构总体稳定性设计

 通过分析光学元件的动力学响应,计算靶场每条光路的结构漂移误差,进行了靶场结构总体稳定性评估。神光主机装置单光路靶场结构漂移误差计算结果表明：其靶场结构设计满足稳定性要求,该方法可以应用在ICF装置靶场结构总体稳定性设计中,但所得的漂移误差的裕度应大于一个给定的合理值。     

基于有限元分析的大型固体激光器稳定性指标重分配

在大型固体激光器结构稳定性设计中,使用等概率分配方法的分配值作为光学元件稳定性设计指标常常会增加结构设计的难度,造成结构建造的巨大浪费。为此,提出了基于结构有限元分析的稳定性指标重分配方法,即将同一光路中光学元件振动响应引起靶点光束的定位误差作为各自的权重系数,采用线性加权和法对稳定性指标进行重新分配。稳定性指标重分配后,所得到的同一光路中各光学元件的安全系数相等。利用此方法对某大型固体激光装置主机装置靶区一条光路中光学元件的稳定性指标进行了重分配,得到每条光路上光学元件稳定性的安全系数均为1.229,满足结构稳定性设计要求。     

激光原型装置结构稳定性指标划分理论及检测

 结构稳定性是ICF驱动器一个重要的设计指标。根据激光原型装置（TIL）多程放大、框架式设计的特点,结合矩阵光学对单个光学元件对光束漂移的影响进行了分析,综合不同光学元件对光束漂移的影响,建立了光学元件稳定性指标分配的数学模型,根据原型装置特点对数学模型中各参数之间的关系进行了确定,求解得到了装置内各个光学元件的稳定性指标,以此作为光机系统结构稳定性的设计要求。经过对原型装置光路稳定性指标的测试,光路稳定性漂移x方向和y方向均方根值为2.78 μm,峰谷偏差值x方向和y方向分别为14.4 μm和15.60 μm。结果表明原型装置结构稳定性漂移满足设计要求,稳定性指标划分方法合理。     

高功率多程放大系统中鬼像的分析

为了有效地避免鬼像破坏,针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点,利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法,将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析,给出了各个部分的主要鬼像分布.并通过将鬼像分析的结果与前期实验中发现的现象进行比对,证明了此种分析方法的可行性和可靠性.从而为在今后实验装置的改造和类似系统的设计中有效的分析和规避鬼像提供了理论和实验依据.     

重复频率亚纳秒脉冲硬X射线发生器

 研制了一种重复频率快脉冲硬X射线发生器,该发生器的主要设备包括纳秒脉冲功率源、亚纳秒脉冲发生器、功率负载二极管装置、真空系统和二极管运行监测探测器5部分。对该发生器的工作原理、结构特点进行了介绍,通过建立的发生器运行电参数监测以及辐射场参数测量手段,对源的运行电流、电压参数以及辐射场参数进行了初步监测和分析,并考验了源运行的稳定性。结果表明：该发生器结构以及运行方式灵活、稳定性好,实现了射线的能量上限、能谱、强度、脉宽等多种重要参数在线可调,且射线有一定的强度,可以为快响应探头标定等实验提供合适的纳秒、皮秒脉冲硬X射线辐射场。     

一种新型的混沌伪随机数发生器

针对z-logistic这类特殊的混沌映射，实现了有限位计算精度下其真实演化轨道的精确计算.将该生成轨道的二值粗粒化输出用作伪随机序列，很大程度上保留了定义在实数域上混沌随机数发生器作为理想信息源的统计特性和随机特性，使得这种伪随机数发生器优良的统计分布和密码学性能得到理论上的强力支持.此外，该伪随机数发生器的周期长度可准确预测，采用简单算法可有效排除产生短周期的弱密钥，克服了传统混沌伪随机数发生器存在弱密钥且无法简单排除的重大缺陷.理论分析和数值实验验证了这种新型混沌伪随机数发生器在周期长度、统计分布和 关键词： 混沌 伪随机数发生器 信息源     

1.053μm激光打靶产生的二次谐波

测量了基频激光打靶条件下不同角度的二次谐波光谱,得到了谐波光强随发射角度的变化关系以及能量转换效率随激光强度变化的曲线.实验现象可能与参量衰变级联造成的Langmuir湍流有关 关键词： 二次谐波发射 激光等离子体 共振吸收 离子声衰变不稳定性     

2ω1ω激光驱动的类氖锗19.6 nm X光激光

 类氖离子的X光激光理论研究可以为类镍X光激光提供有益启示。设计了一系列瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6 nm X光激光的实验,采用2ω1ω泵浦方式,即预脉冲采用倍频钕玻璃激光,主脉冲采用基频,用新开发的瞬态电子碰撞激发类氖锗的系列程序进行了模拟,并与1ω1ω驱动的情况进行了比较。模拟表明, 2ω1ω泵浦方案使类氖锗19.6 nm Ｘ光激光的小信号增益系数增大为1ω1ω方案的1.6倍,增益区也转移到了更高的电子密度区,是获得更短波长X光激光的一种有效方法。     

Backscatter reduction using combined spatial, temporal, and polarization beam smoothing in a long-scale-length laser plasma

Spatial, temporal, and polarization smoothing schemes are combined for the first time to reduce to a few percent the total stimulated backscatter of a NIF-like probe laser beam (2x10(15) W/cm (2), 351 nm, f/8) in a long-scale-length laser plasma. Combining temporal and polarization smoothing reduces simulated Brillouin scattering and simulated Raman scattering (SRS) up to an order of magnitude although neither smoothing scheme by itself is uniformly effective. The results agree with trends observed in simulations performed with the laser-plasma interaction code F3D simulations [R. L. Berger et al., Phys. Plasma 6, 1043 (1999)].     

对飞秒激光等离子体相互作用中横向箍缩的观察

用飞秒激光的Normaski偏振干涉法,对超短激光脉冲产生的等离子体膨胀过程进行了光学诊断,得到了有时间分辨的等离子体干涉图.发现飞秒激光等离子体在靶面平行的方向上出现了箍缩,使等离子体膨胀呈jet结构,这种箍缩现象是由自生磁场对等离子体的约束所造成. 关键词： 飞秒激光等离子体 光学诊断 电子密度分布     

Generation of the fifth and sixth harmonics of iodine laser pulses

High-power coherent radiation at 263 nm and 219 nm was generated by converting iodine laser pulses (λ = 1.315 μm) into fifth- and sixth-harmonic radiation. For 5ω-generation 3ω and 2ω were mixed in a KDP crystal. 6ω was produced by second-harmonic conversion of 3ω radiation in a KPB crystal.     

神光-Ⅱ装置三倍频实验中靶场单元技术的改进

 主要介绍为了满足神光-Ⅱ高功率激光装置三倍频光（351nm，3ω）的物理实验要求，靶场三倍频模拟光源和瞄准监视系统两个主要单元技术的改进，即三倍频模拟光源由基频光（1 053nm，3ω）通过腔外的KTP+BBO晶体倍频获得，再经八路分光系统和主激光耦合；瞄准监视系统由透射式光学系统改进为反射式光学系统，避免原系统存在较大的色差，提高瞄准精度。     

Filamentation-assisted fourth-order nonlinear process in KTP crystal

We present an experimental investigation of a filamentation-assisted fourth-order nonlinear optical process in KTP crystals pumped by intense 1.53~eV (807~nm) femtosecond laser pulses. Femtosecond light pulses at 2.58~eV (480~nm) are generated by the fourth-order nonlinear polarization (P⁴(ω ₂ ) = χ ⁴(ω ₂ ,ω ,ω ,ω ,- ω ₁ )E³(ω )E^* (ω ₁ ), where E(ω ) corresponds to the pump frequency and E(ω ₁ ) to the supercontinuum generated through filamentation). If the system is seeded by a laser beam at ω ₁ or ω ₂ and there are spatial and temporal overlaps with the pump beam, E(ω ₁ ) and E(ω ₂ ) are simultaneously amplified. When the intensity of the seed laser beam exceeds a certain intensity threshold, the contribution of P⁴(ω ) = χ ⁴(ω ,ω ₁ ,ω ₂ ,-ω, - ω )E(ω ₁ )E(ω ₂ )(E^* (ω))² becomes non-negligible, and the amplification weakens. The conversion efficiency from the pump to the signal at 2.58~eV (480~nm) attains to 0.1%.     

Observation of magnetized soliton remnants in the wake of intense laser pulse propagation through plasmas

Slowly evolving, regularly spaced patterns have been observed in proton projection images of plasma channels drilled by intense (?101? W?cm?2) short (～1 ps) laser pulses propagating in an ionized gas jet. The nature and geometry of the electromagnetic fields generating such patterns have been inferred by simulating the laser-plasma interaction and the following plasma evolution with a two-dimensional particle-in-cell code and the probe proton deflections by particle tracing. The analysis suggests the formation of rows of magnetized soliton remnants, with a quasistatic magnetic field associated with vortexlike electron currents resembling those of magnetic vortices.     

三倍频光学系统中近场调制增长规律研究

高功率固体激光装置的光束质量控制既要满足精密物理实验的苛刻要求,又要保证激光装置在高负载条件下的安全运行,是建造激光器的核心环节。三倍频光学系统承担着将1.053 μm的基频光转换成0.351 μm的三倍频光并聚焦到靶上的任务,是影响激光装置光束质量的重要环节。基于B-T理论研究了非线性传输条件下三倍频光学系统中光束调制的增长规律,基于典型的KDP晶体面形数据建立的中高频相位屏模型,通过数值计算获得了三倍频光学系统不同B积分下光束近场的变化规律。研究表明,三倍频光学系统中最快增长频率和相应的最快增长因子都是为基频光系统的三倍,空间调制周期在0.1～1 mm之间的空间频率成分增长最快。当三倍频光学系统B积分的设计值为1.5,要求三倍频光近场调制度小于1.15时,中高频噪声的RMS值必须控制在1.6 nm以下。     

用激光等离子体实验对天体物理动力学过程进行模拟的可行性研究

采用当前最先进的激光装置与物质相互作用,可以获得与天体物理过程中相同或相似的条件,并进而开展利用激光等离子体模拟天体物理现象的实验.然而,激光等离子体为微米空间尺度、纳秒存活时间,而天体物理对象则为宇宙学的极大的时间与空间尺度,对在物理上和实际操作上将这两种表面上存在巨大差异的物理过程对应起来从而利用激光等离子体研究天体物理过程的可能性进行了讨论,特别是对利用国内的激光装置开展模拟实验的可行性进行了讨论 关键词： 超强激光 实验室天体物理学 标度变换 流体动力学