Theoretical analysis of a Brillouin switch for amplifier decoupling and prepulse suppression in short-pulse high-power laser systems

A switch suited for high-power amplifier chains emitting nanosecond pulses is theoretically investigated. It is based on a two-step Brillouin backscattering process. Gases like N₂ or SF₆ at high pressure are used as the scattering medium. The transmission efficiency is about 50%. The limitation is mainly due to gas breakdown. The capability for amplifier decoupling and prepulse suppression is excellent. Strong pulse steepening favors the generation of ultra-short laser pulses.     

Resonant absorption for illumination systems in laser fusion experiments

The preconditions for the existence of resonant absorption of laser light are discussed with relation to illumination of spherical targets by low-?-number two-lens illuminations and low-?-number two-lens-plus-ellipsoidal-mirror configurations.     

预脉冲的抑制及Z-pinch实验可允许的预脉冲电压分析

 分析了脉冲功率装置特别是使用Blumlein线装置的预脉冲电压的产生机理，提出了通过一个连接于Marx和地之间的附加电感来平衡充电电路以抑制预脉冲的方法。用Pspice计算的实例表明：使用该方法可以有效地减小预脉冲电压。使用金属丝的比作用量和汽化热两种计算方法分析了Z Pinch实验中丝阵负载可承受的预脉冲电压，计算结果与实验结果对比表明，实验中铝丝的预脉冲电流远大于计算结果的最大值，铝丝发生汽化，验证了计算方法的正确性。     

预脉冲的抑制及Z-pinch实验可允许的预脉冲电压分析

分析了脉冲功率装置特别是使用Blumlein线装置的预脉冲电压的产生机理,提出了通过一个连接于Marx和地之间的附加电感来平衡充电电路以抑制预脉冲的方法。用Pspice计算的实例表明：使用该方法可以有效地减小预脉冲电压。使用金属丝的比作用量和汽化热两种计算方法分析了Z Pinch实验中丝阵负载可承受的预脉冲电压,计算结果与实验结果对比表明,实验中铝丝的预脉冲电流远大于计算结果的最大值,铝丝发生汽化,验证了计算方法的正确性。     

激光聚变中的科学计算

科学计算存激光聚变研究中发挥着重要的作用.经过长期的努力,中国已形成了以LARED系列程序为核心的分段模拟激光聚变主要环节和关键问题的二维数值模拟能力.文章首先介绍了激光聚变的主要物理过程、主要物理过程的特征以及对科学计算的要求.其次,介绍了LARED系列程序的主要功能以及在激光聚变物理研究中的应用,介绍了正在研制和发展的模拟激光聚变全过程的新一代高性能并行应用程序的思路.最后,介绍了激光聚变科学计算中面临的一些挑战性问题.     

激光聚变中的科学计算

科学计算在激光聚变研究中发挥着重要的作用.经过长期的努力,中国已形成了以LARED系列程序为核心的分段模拟激光聚变主要环节和关键问题的二维数值模拟能力.文章首先介绍了激光聚变的主要物理过程、主要物理过程的特征以及对科学计算的要求.其次,介绍了LARED系列程序的主要功能以及在激光聚变物理研究中的应用,介绍了正在研制和发展的模拟激光聚变全过程的新一代高性能并行应用程序的思路.最后,介绍了激光聚变科学计算中面临的一些挑战性问题.     

Pulse tailoring system for laser fusion

A comparatively simple laser-CTR pulse tailoring system has been used to produce a train of pulses whose envelope corresponds to the shape required for the efficient ablation-implosion of DT pellets.     

具有预脉冲屏蔽板的水介质自击穿开关的电路模拟

 介绍了具有预脉冲屏蔽板的水介质脉冲形成开关的结构和等效电路模型，给出模型中等效参数的计算方法。使用Pspice软件对该模型进行了电路模拟，着重分析预脉冲屏蔽板结构对输入、输出脉冲的影响，同时分析了开关电感和电极间隙电容对电压波形的作用。模拟结果表明，开关输入、输出端的对地电容对电压波形影响很大，开关电感和电极间隙电容的影响相对较小。对比“闪光二号”加速器上进行的水介质自击穿开关实验波形和模拟波形，说明在一定范围内等效模型是可以采用的。设计开关结构时，应先合理调整屏蔽板的位置以确定其对地电容，尽量兼顾减小开关电容和电感，屏蔽板开孔大小需选取适当。     

The effect of prepulse on X-ray laser development using a powerful subpicosecond KrF laser

A high power UV laser has been developed as a pump source for short wavelength (down to 1 nm) X-ray lasers. Various schemes are considered and theoretical analysis is discussed. Spectroscopic studies of laser-target interaction have been performed and, in particular, the effect of a prepulse on plasma generation has been investigated. Analysis of the observed spectra indicates that reduction of the prepulse energy results in a higher temperature plasma. Investigation of the interaction using thin layered targets is also presented. These data provide evidence for initially hot plasma conditions generated from target layers 150 Å. Discussions of proposed laser schemes at 1–5 nm are presented.Also at the Mechanical and Aerospace Engineering Department, Princeton University, Princeton, NJ     

Influence of the laser prepulse on proton acceleration in thin-foil experiments

We investigate the influence of the laser prepulse due to amplified spontaneous emission on the acceleration of protons in thin-foil experiments. We show that changing the prepulse duration has a profound effect on the maximum proton energy. We find an optimal value for the target thickness, which strongly depends on the prepulse duration. At this optimal thickness, the rear side acceleration process leads to the highest proton energies, while this mechanism is rendered ineffective for thinner targets due to a prepulse-induced plasma formation at the rear side. In this case, the protons are primarily accelerated by the front side mechanism leading to lower cutoff energies.     

预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

 用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光，经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10^-3g/cm³的氩气柱，以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域，并且具有大于10²⁰ cm^-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子，高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区，增益区的半高宽度大约100μm，一维理论计算的增益系数为200~300cm^－1，持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度，在1~2ps之间。     

预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光,经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10-3g/cm3的氩气柱,以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域,并且具有大于1020 cm-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子,高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区,增益区的半高宽度大约100μm,一维理论计算的增益系数为200~300cm－1,持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度,在1~2ps之间。     

激光聚变气体靶核反应速率双峰现象

利用一维数值模拟分析解释了神光Ⅲ原型高中子产额内爆实验中核反应速率的双峰现象。双峰现象的出现是内爆中核反应区能量竞争的结果。在核反应期间反应区离子的增能机制主要是压缩做功,能量耗散机制主要是离子-电子的库仑碰撞。冲击波在DT燃料中的来回反射,使得核反应区的压缩做功出现强弱交替。压缩做功与库仑碰撞能耗的竞争导致反应区离子内能出现上下波动,使得核反应速率出现双峰现象。实验测量的核反应速率峰值时间与数值模拟结果相一致。     

激光聚变气体靶核反应速率双峰现象

利用一维数值模拟分析解释了神光Ⅲ原型高中子产额内爆实验中核反应速率的双峰现象。双峰现象的出现是内爆中核反应区能量竞争的结果。在核反应期间反应区离子的增能机制主要是压缩做功,能量耗散机制主要是离子-电子的库仑碰撞。冲击波在DT燃料中的来回反射,使得核反应区的压缩做功出现强弱交替。压缩做功与库仑碰撞能耗的竞争导致反应区离子内能出现上下波动,使得核反应速率出现双峰现象。实验测量的核反应速率峰值时间与数值模拟结果相一致。     

Electrooptic sensor module fabrication for near-field intrabody communication

In this paper, we describe how to obtain a low cost electrooptic (EO) sensor module for the mass production of near-field intrabody communication devices. In our previous study, we used a bulk cleavage technique to fabricate EO modulators without the need for any optical polishing or washing processes. In this study, we fabricated EO modulators as a miniaturized chip sensor without a base portion, and clarified the feasibility of assembling optical components by only a passive alignment technique with a compact housing.     

Electrooptic effect for cold neutrons in photorefractive materials

First experimental evidence for the existence of an electrooptic effect for cold neutrons in ⁷LiNbO₃ is reported and discussed. The effect is based on the fact that in certain photorefractive crystals a light-induced space-charge field can be generated which causes a modulation of the density via the inverse piezoelectric effect. From such density structures, induced by the internal electric field, cold neutrons can be diffracted. Received: 13 November 1998 / Revised version: 21 December 1998 / Published online: 12 April 1999     

用于直接驱动的快速变焦新方案

在直接驱动方式的惯性约束聚变装置中, 实现中心点火对靶丸的辐照均匀性要求极高. 然而, 在激光脉冲持续时间内, 由于激光与靶丸的相互作用致使靶丸逐渐缩小, 从而导致辐照均匀性降低以及交叉光束能量转移等不利因素增强, 进而影响点火的进展. 为此, 提出了用于直接驱动的快速变焦新方案, 即利用特殊设计的电光晶体及电极结构, 对激光束附加一个实时、快速变化的球面波前, 以控制打靶激光束的聚焦位置和焦斑大小, 从而达到提高靶面辐照均匀性和抑制交叉光束能量转移的目的. 通过建立快速变焦的理论模型, 并基于激光与靶丸相互作用物理过程的分析, 对焦斑尺寸、附加球面波曲率半径等参数随时间的变化规律进行了数值模拟和分析. 结果表明, 本文提出的快速变焦方案可有效地实现对焦斑与靶丸半径比的实时控制, 且对空间滤波器滤波效果及三倍频转换效率并无明显影响.     

激光聚变实验中含有吸收校正的轴对称重建

此文提出一种激光等离子体吸收和发射系数的关系的处理方法 ,且用于激光等离子体轴对称重建的吸收校正 ,由此提出一种算法进行轴对称重建。计算结果表明采用吸收校正后的重建效果大为改善。