高功率固体激光驱动器污染控制及片状放大器洁净度改进

针对高功率固体激光驱动器的安全运行,提出了覆盖驱动器建设全过程的污染控制方法,详细介绍了洁净清洗、洁净检测、洁净保护等保障污染控制效果的技术手段,并介绍了神光-Ⅲ主机装置片状放大器洁净度提升所采取的技术途径,以及片状放大器光照清洗实验中气溶胶等级随闪光灯照射次数的变化情况。实验结果表明,神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置(NIF)接近且优于其他同类装置,洁净度的大幅提升为装置的安全运行提供了有力保障。     

高功率固体激光驱动器污染控制及片状放大器洁净度改进

针对高功率固体激光驱动器的安全运行,提出了覆盖驱动器建设全过程的污染控制方法,详细介绍了洁净清洗、洁净检测、洁净保护等保障污染控制效果的技术手段,并介绍了神光-Ⅲ主机装置片状放大器洁净度提升所采取的技术途径,以及片状放大器光照清洗实验中气溶胶等级随闪光灯照射次数的变化情况。实验结果表明,神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置(NIF)接近且优于其他同类装置,洁净度的大幅提升为装置的安全运行提供了有力保障。     

单通激光片状放大器的模拟计算分析

系统介绍了高功率固体激光驱动器中单口径片状放大器(SSA)的模拟和实验研究结果。根据放大器不同层次的设计需求，开发了两级模拟软件，配合实验模拟平台上的研究工作和结构研究，对SSA放大器进行系统设计。     

“神光”-Ⅲ原型放大器洁净度实验

研究表明，当激光片表面上存在污染粒子时，氙灯辐照是引起片损坏的主要原因。因为高强度的氙灯辐照能够熔化和分解污染物粒子气溶胶，气溶胶附着在片表面上，吸收热量后形成局部区域的热梯度并降低激光介质的抗热冲击性能，它们共同作用导致了片表面的破裂。     

钕玻璃片状激光放大器自发辐射放大特性的研究

编制了一套用蒙特卡罗方法计算钕玻璃片状放大器内自发辐射放大(ASE)的模拟计算程序,考虑了光线在两大表面不同入射角对反射率的影响.计算了包边吸收的ASE能量沿周边的分布,以便于对放大器热畸变特性的研究;以及片的横向尺寸对储能密度的影响. 关键词：     

钕玻璃片状放大器玻璃腔的概念设计

针对片状放大器片腔的洁净度问题,提出一种钕玻璃片状放大器玻璃腔的设计方案.选用滤紫外石英玻璃作为主框架的材料,对玻璃腔的结构和密封方案进行设计,并利用玻璃腔外表面镀金属材料的方式进行遮光.采用神光Ⅱ升级主放和100片状放大器进行不同腔体的洁净度对比试验,结果表明玻璃腔的洁净度较不锈钢腔提高了近70%.运用光学高级系统分析程序对玻璃腔进行光线追迹,其钕玻璃泵浦比例提高了8.84%.该方案不仅能减少腔内气溶胶的产生,还能提高钕玻璃泵浦比例.     

神光-Ⅲ激光装置建设项目取得重大阶段进展

在建的神光-Ⅲ激光装置是一台输出48束、三倍频激光能量达到60kJ(1ns)与180kJ(3ns)的巨型高功率固体激光驱动器,建成后其总体规模与综合性能将大于美国NO-VA和OMEGA装置,位居世界第三,亚洲第一,使我国在这一领域进入世界先进行列。作为一台超高精密的大型科学实验装置,神光-Ⅲ激光装置建设项目集成了众多的行业先进技术,是我国综合国力不断提高的具体体现。     

神光-Ⅲ主机装置靶场光传输系统结构设计

系统介绍了神光-Ⅲ主机装置靶场光传输系统的结构设计,光传输系统的关键性能包括稳定性、精确性及洁净性,为保证苛刻的稳定性要求,提高结构动力学稳定性的同时提出一种新的稳定性分析方法;通过设计在线可更换单元、运动学支承结构和采用低应力夹持技术实现在线精密调节和快速安装定位;同时在设计、制造和安装过程中建立洁净理念。目前安装完成的束组的测试结果表明,主机装置靶场光传输系统的结构设计满足装置设计要求。     

神光-Ⅲ主机装置高速时序控制研究

神光-Ⅲ主机装置多束光脉冲之间的同步时序控制是通过三台任意波形发生器来实现的。提出由同步系统提供外时钟、外触发信号来实现三台任意波形发生器同步工作,并通过闭环监控手段来解决任意波形发生器开关机、重新加载时间波形后的相位跳变问题。实验验证证明采用该技术方案能够实现三台任意波形发生器的同步工作,保证了神光-Ⅲ主机装置高速时序的低抖动控制。     

神光-Ⅲ激光装置建设项目取得重大阶段进展北大核心CSCD

在建的神光-Ⅲ激光装置是一台输出48束、三倍频激光能量达到60kJ（1ns）与180kJ（3ns）的巨型高功率固体激光驱动器,建成后其总体规模与综合性能将大于美国NOVA和OMEGA装置,位居世界第三,亚洲第一,使我国在这一领域进入世界先进行列。     

神光-Ⅲ主机装置高速时序控制研究

神光-Ⅲ主机装置多束光脉冲之间的同步时序控制是通过三台任意波形发生器来实现的。提出由同步系统提供外时钟、外触发信号来实现三台任意波形发生器同步工作,并通过闭环监控手段来解决任意波形发生器开关机、重新加载时间波形后的相位跳变问题。实验验证证明采用该技术方案能够实现三台任意波形发生器的同步工作,保证了神光-Ⅲ主机装置高速时序的低抖动控制。     

激光装置片状放大器组件的氙灯可靠性分析

 整理惯性约束聚变激光装置的运行记录和氙灯的故障数据,得到10种氙灯故障现象,并且归纳为3类,即触发故障、绝缘故障和氙灯爆炸,按故障发生时间可以分为“引发失效”的故障和“舍生取义”的故障。分析3类氙灯故障与片状放大器组件以及装置打靶成功率的逻辑关系,生成基于氙灯故障的装置打靶故障树,描述氙灯可靠性对于装置打靶成功的重要性。分析氙灯的生产工艺流程和工艺缺陷,生成氙灯的故障与工艺的鱼刺图,揭示氙灯故障的根源。     

激光装置片状放大器组件的氙灯可靠性分析

整理惯性约束聚变激光装置的运行记录和氙灯的故障数据,得到10种氙灯故障现象,并且归纳为3类,即触发故障、绝缘故障和氙灯爆炸,按故障发生时间可以分为“引发失效”的故障和“舍生取义”的故障。分析3类氙灯故障与片状放大器组件以及装置打靶成功率的逻辑关系,生成基于氙灯故障的装置打靶故障树,描述氙灯可靠性对于装置打靶成功的重要性。分析氙灯的生产工艺流程和工艺缺陷,生成氙灯的故障与工艺的鱼刺图,揭示氙灯故障的根源。     

第9路片状放大器系列的研制

第9路已基本建成并投入试运行，现能输出脉宽2ns，能量1．5kJ的倍频激光，开始用作X光背光驱动源。     

400 mm口径4×2组合式片状放大器在线洁净度实验研究

在氙灯放电泵浦过程中,片状放大器片腔内材料在高强度氙灯光辐照下,存在显著的热解过程,产生大量的μm级悬浮粒子。针对放大器在线洁净度控制，采取了包括选用有利于洁净控制的材料、消除盲孔与焊缝、深度酸洗刻蚀、高压喷淋清洗和最终的光照清洗等系列有效措施。实验研究结果表明：经过100发次光照清洗，片腔内气溶胶颗粒处于300～1000之间，接近美国国家点火装置(NIF)洁净水平；发次运行完成后，利用约0.4 m/s的氮氧混合气体对放大器腔体进行吹扫，气溶胶颗粒在2 min内可恢复至0值。     

神光-Ⅲ主机装置成功实现60TW/180kJ三倍频激光输出北大核心CSCD

2015年9月15日,由中国工程物理研究院激光聚变研究中心承担研制的神光-Ⅲ主机装置成功完成了48束激光三倍频180kJ/3ns、峰值功率60TW的输出测试实验,标志着神光-Ⅲ主机装置已全面建成并达到设计指标,成为现有输出能力世界排名第二、亚洲排名第一的惯性约束聚变激光驱动器。     

高功率激光片状放大器中自发辐射放大研究

 采用理论模拟和实验研究相结合的方法，研究了高功率激光片状放大器中的自发辐射放大(ASE)效应。建立了一套较完整的包含空间和时间的3维ASE模型，分析了不同电压、不同储能分布和不同泵浦时刻、不同增益长度积条件下ASE效应对放大器储能效率和小信号增益系数的影响。对4×2×3组合式放大器的计算结果表明：随着泵浦电压升高，ASE效应明显加强；23kV泵浦电压下，ASE效应造成的平均储能下降210%，小信号增益系数损耗为16.62%，增益不均匀性为7.44%；增益长度积可以作为判断ASE效应的依据，其值越大，ASE效应越强。     

高功率激光片状放大器中自发辐射放大研究

采用理论模拟和实验研究相结合的方法,研究了高功率激光片状放大器中的自发辐射放大(ASE)效应。建立了一套较完整的包含空间和时间的3维ASE模型,分析了不同电压、不同储能分布和不同泵浦时刻、不同增益长度积条件下ASE效应对放大器储能效率和小信号增益系数的影响。对4×2×3组合式放大器的计算结果表明：随着泵浦电压升高,ASE效应明显加强;23kV泵浦电压下,ASE效应造成的平均储能下降210%,小信号增益系数损耗为16.62%,增益不均匀性为7.44%;增益长度积可以作为判断ASE效应的依据,其值越大,ASE效应越强。     

用于神光Ⅲ原型装置精密物理实验的时标激光系统

用与大型激光装置输出主激光脉冲同步的梳状脉冲作为时间标尺,标定强激光与靶丸作用的过程,对强场物理实验测量及模拟实现精密化具有重要的意义.报道了一种电光调制结合光学方法产生与主激光精确同步的多频率时标激光脉冲的光纤系统.采用电光调制产生150 ps快光脉冲,通过光纤堆积产生1053 nm的基频梳状脉冲信号,经过放大和倍频输出527和351 nm的绿光及紫外倍频梳状脉冲激光. 系统可稳定地为神光Ⅲ原型装置提供精密物理实验所必需的各种频率的时标激光,并且可根据物理实验需要灵活地调整梳状脉冲间隔和幅度,具有很好的适应性. 关键词： 激光聚变驱动器 时标光 光纤激光系统