“神光— Ⅱ”实验装置主放大器中寄生振荡的研究

报道了寄生振荡对“神光－Ⅱ”实验装置主放大器增益的影响，并给出了理论计算和实验结果。     

“神光Ⅱ”主放大器中的波形控制

理论分析了“神光Ⅱ”主放大器中影响增益饱和进而影响输出脉冲波形的各种因素,并用一套特征值数值模拟分析了各种因素对波形畸变程度影响的异同,提出了一种在调整脉冲波形的同时可在一定范围内连续调节输出能量的方案. 关键词： 脉冲波形 AVM透过率 能量密度 小信号增益系数     

板条激光放大器中寄生振荡的研究

寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。     

大间隙速调管放大器中二极管寄生振荡及其抑制

利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件,对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究,发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止,故形成了谐振腔结构,进而对电子束产生强烈的调制,干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果,提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明：二极管结构改进后,寄生振荡消失,束流调制效果得到显著改善。     

大间隙速调管放大器中二极管寄生振荡及其抑制

利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件,对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究,发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止,故形成了谐振腔结构,进而对电子束产生强烈的调制,干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果,提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明:二极管结构改进后,寄生振荡消失,束流调制效果得到显著改善。     

PW级掺钛蓝宝石激光放大器中横向寄生振荡控制

介绍了目前世界上在建的第一台掺钛蓝宝石激光系统中大口径晶体内横向寄生振荡的抑制方法。采用一种掺炭的热塑料MeltMount 1.704作为折射率匹配材料,掺入炭粉作为吸收体。理论上它可以将晶体中的寄生振荡阈值从13增加到2100。     

PW级掺钛蓝宝石激光放大器中横向寄生振荡控制

 介绍了目前世界上在建的第一台掺钛蓝宝石激光系统中大口径晶体内横向寄生振荡的抑制方法。采用一种掺炭的热塑料MeltMount 1.704作为折射率匹配材料，掺入炭粉作为吸收体。理论上它可以将晶体中的寄生振荡阈值从13增加到2100。     

“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。     

“神光-Ⅱ”装置倍频激光直接驱动冲击波平面性的实验研究

设计了3套针对“神光-Ⅱ”倍频激光直接驱动的透镜阵列均匀辐照系统,并对冲击波的平面性进行了实验研究。结果表明,冲击波的平面性与透镜阵列参数、平面靶厚度、靶面位置等有关,采用列阵元数为121的透镜阵列进行激光束匀滑驱动的冲击波平面性最好,间接说明它在靶面的激光辐照是最均匀的;另外,随着靶厚的增加,冲击波平面性变差,平面区变小;而且冲击波平面性随靶面离焦位置的变化成一定的周期性变化,第2套透镜阵列焦点处的冲击波平面性最好。     

“神光-Ⅱ”装置倍频激光直接驱动冲击波平面性的实验研究

 设计了3套针对“神光-Ⅱ”倍频激光直接驱动的透镜阵列均匀辐照系统，并对冲击波的平面性进行了实验研究。结果表明，冲击波的平面性与透镜阵列参数、平面靶厚度、靶面位置等有关，采用列阵元数为121的透镜阵列进行激光束匀滑驱动的冲击波平面性最好，间接说明它在靶面的激光辐照是最均匀的；另外，随着靶厚的增加，冲击波平面性变差，平面区变小；而且冲击波平面性随靶面离焦位置的变化成一定的周期性变化，第2套透镜阵列焦点处的冲击波平面性最好。     

基于神光Ⅱ装置的Pd-L带X射线源实验研究

基于神光Ⅱ激光装置,利用第九路激光与金属靶Pd作用产生了能谱在2.9~3.6 keV的X射线源,其转换效率达到8%。通过多角度带通XRD测量其发射角分布,其分布满足cos1/3的规律。研究结果表明,Pd X射线源具有高亮度以及能点适中的特性,可以应用于惯性约束聚变、天体物理等前沿科学研究。     

基于神光Ⅱ装置的Pd-L带X射线源实验研究

基于神光Ⅱ激光装置,利用第九路激光与金属靶Pd作用产生了能谱在2.9～3.6keV的X射线源,其转换效率达到8%。通过多角度带通XRD测量其发射角分布,其分布满足cos1/3θ的规律。研究结果表明,Pd X射线源具有高亮度以及能点适中的特性,可以应用于惯性约束聚变、天体物理等前沿科学研究。     

神光Ⅱ升级装置激光加速质子照相初步实验研究

在神光Ⅱ升级装置上开展了首轮激光加速质子对间接驱动快点火靶内爆过程的照相实验研究。通过激光与靶参数的优化,获得了能量高于18 MeV的质子束。通过静态客体的照相,获得了优于20 m的高空间分辨网格图像,为开展时间分辨的啁啾质子照相奠定了基础。开展了质子动态照相实验,获得了内爆压缩晚期的质子照相图像。实验发现内爆区域质子照相图像存在大量排空现象。内爆压缩区域不足以阻挡如此大范围质子束,证明了其中存在电磁场使得质子向外排开。动态照相的质子能量较低,分析是ns激光打靶过程产生的X射线及等离子体对质子加速存在影响。后续实验中需要进一步优化靶的屏蔽设计。     

“神光”Ⅱ黑腔物理分解实验

本项目主要关注金腔靶内辐射烧蚀等离子体运动对辐射场特性及其诊断产生的影响和抑制方法。黑腔诊断口附近金等离子体喷射容易造成堵口现象，对X光发射能谱特性和角分布测量产生不利影响。腔内金等离子体向心运动还会使入射激光光路偏折，从而改变着靶点位置和能量沉积区域，影响腔内辐射场分布。为便于实验诊断分析，采用半腔靶和静态充气腔靶两种分解靶型进行研究，分别对应以下研究内容：了解金腔靶诊断口附近等离子体喷射对X光诊断的影响和抑制方法；利用填充气体抑制腔壁金等离子体喷射，证实静态充气黑腔靶实验的技术可行性。     

神光Ⅱ升级装置激光加速质子照相初步实验研究

在神光Ⅱ升级装置上开展了首轮激光加速质子对间接驱动快点火靶内爆过程的照相实验研究。通过激光与靶参数的优化,获得了能量高于18 MeV的质子束。通过静态客体的照相,获得了优于20 m的高空间分辨网格图像,为开展时间分辨的啁啾质子照相奠定了基础。开展了质子动态照相实验,获得了内爆压缩晚期的质子照相图像。实验发现内爆区域质子照相图像存在大量排空现象。内爆压缩区域不足以阻挡如此大范围质子束,证明了其中存在电磁场使得质子向外排开。动态照相的质子能量较低,分析是ns激光打靶过程产生的X射线及等离子体对质子加速存在影响。后续实验中需要进一步优化靶的屏蔽设计。     

“神光Ⅱ”装置激光输出波形的数值模拟

推广应用“激光放大一维问题的解”的计算方法,模拟计算了“神光Ⅱ”装置激光束放大链的传输波形,并与实验结果进行比较,符合较好. 为功率平衡的研究提供了有力工具. 关键词： 模拟计算 激光束 波形 功率平衡     

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。     

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。     

半导体光放大器自动增益控制的实验研究

从行波半导体光放大器（ＴＷ－ＳＬＡ）的增益特性出发。对光放大器的自动增益控制（ＡＧＣ）进行了研究，设计出一种全电子自动增益控制系统。自动增益控制系统对光放大器输出功率的波动有明显的改善作用，能够对由于工作温度，输入偏振态的变化而产生的光放大器增益变化进行自动控制，并对前级我国率的波动进行调节。