神光-Ⅲ主机装置成功实现60 TW/180 kJ三倍频激光输出

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180 kJ/3 ns、峰值功率60 TW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。神光-Ⅲ主机装置可输出48束阵列化的大口径高功率脉冲激光（分为6个束组,每个束组为一个42的光束阵列）,主要由前端、预放、主放、测量与光束控制、靶场、计算机集中控制等六大系统组成。神光-Ⅲ主机装置的研制,凝集了我国在光学、激光、脉冲功率、精密机械、快电子学、自动控制、化学清洗、超精密加工等多个学科领域的顶尖技术成就,堪称中国光学工程界的奇迹。神光-Ⅲ主机装置采用腔内四程放大+变口径90翻转U型反转器+助推三程放大的总体构型,在未使用大口径隔离组件的条件下,采用焦斑控制、精密准直、锥管镜面空间滤波及杂散光管理等技术措施,实现了基频光十万倍增益、10 kJ量级输出状态下的自激振荡抑制与反激光规避,在系统具备50%以上透过率的前提下确保了装置的运行安全,大大提高了装置的性价比。神光-Ⅲ主机装置的建设过程中攻克了高精度种子光源、高品质激光束的预放大、精密同步、辐射定标损伤检测、全光路精密波前校正、甚多束光路自动准直、自动化靶瞄准定位、计算机集中控制、高效谐波转换、一搁准精密安装、超精密光学加工、缺陷控制损伤阈值提升等多项光学工程技术难关,确保了装置具备优秀的技术指标性能。神光-Ⅲ主机装置打破了激光系统串行调试的规律,基于基准体系技术,通过不同束组间的错级并行,实现总体集成工作的满负荷运转,确保了装置建设的总体进度和集成效率。装置从第一个光机模块进场到基本完成集成调试,用时仅四年半,创造了又一个中国速度。在工程建设过程中以自主研发的传输放大动力学设计软件、激光泵浦动力学软件、杂散光树叉追迹软件等为基础,融合了部分光学设计商用软件,构建了覆盖光学、结构、电气、控制等多个学科的高功率激光装置数字化设计平台,基本实现了装置设计的全面数字化。工程建设过程中形成的质量、安全、进度控制体系保证了工程顺利进行。神光-Ⅲ主机装置的全面建成,标志着我国在大型激光驱动器方面的总体设计、总体集成、精密装校、加工制造、光学检测、关键技术等核心能力实现了体系化发展与成熟,面向更大规模的激光驱动器研制的光学工程体系已基本形成。     

TEM喇叭馈源与共面馈源脉冲辐射天线性能比较

在反射面尺寸一定的情况下,优化设计了 TEM喇叭馈源与共面馈源脉冲辐射天线,并对比了两种天线的辐射性能。分析了反射面型脉冲辐射天线的工作机理,通过准静态近似,分别得到了两种天线的远区辐射场解析解。通过理论求解,得到了两种馈源在反射面口径造成的场分布,为天线结构设计提供参考。通过分析不同脉冲宽度时两种天线的辐射情况,比较了这两种馈源性能的优劣。完成了上述两种GW级高功率高效率馈源的研制,并开展了对比实验,实验结果与理论分析相吻合。     

熔石英表面杂质元素在酸蚀过程中的变化

为了探寻熔石英表面痕量杂质元素种类以及随HF酸蚀刻过程中的变化情况,用质量分数为1%HF酸溶液对熔石英进行长达24,48,72,96 h的静态蚀刻实验。结合飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和X射线光电子能谱（XPS）测试分析结果发现,熔石英试片表面的痕量杂质元素主要含有B,F,K,Ca,Na,Al,Zn和Cr元素,其中绝大部分都存在于贝氏层中,在亚表面缺陷层检测到有K,Ca元素。所含有的K,Na杂质元素会与氟硅酸反应生成氟硅酸盐化合物。分析表明,在HF酸蚀刻的过程中一部分杂质元素将被消除,一部分杂质元素和生成氟硅酸盐化合物会随着蚀刻液逐渐从熔石英表面向表面纵深方向扩散并被试片吸附沉积,且随着深度的加深各元素的相对含量逐渐减少。     

弯曲衬底上应变异质外延薄膜形态失稳的相场模拟

论文旨在研究弯曲衬底上应变异质外延薄膜的表面非线性演化行为,研究采用了基于Eshelby等效方法的相场微弹性模型来模拟二维应变Si1-xGex/Si薄膜/衬底系统的形态失稳.建立了关于等效特征应变和长程序参量的自由能泛函,数值求解了时间相关的Ginzburg-Landau动力学方程.系统自由能包括化学能,弹性应变能以及薄膜、衬底与真空相两两之界面能.跟踪了全时的形态演化过程,给出了指定时刻的量子点形态轮廓图.结果表明,量子点倾向于沉积在弯曲衬底的波谷处,波谷处是能量有利位置,量子点在此处比在波峰处更加稳定.论文所做的相场模拟可以用来预测量子点形成的轮廓、尺寸和位置,可以为控制和生成周期性自组装表面纳米结构提供理论指导.     

利益博弈- 文化征服- 身份认同：遗传资源知识产权的深层解读

伴随着文明演进,国际社会正经历着全球治理体系变革,这也反映了发达国家与发展中国家在其中的系列利益博弈。当前遗传资源已成为国际社会知识产权战略一个新制高点,而遗传资源知识产权惠益分配则是其中的核心问题。如果全球治理体系变革是一座冰山,则遗传资源知识产权及其惠益分配就是其中的冰山一隅,是整个全球治理及其体系变革的组成与反映。从深层次看,其背后实质反映的是“强弱主体的利益博弈、强弱势文化的征服- 反征服、各自全球治理体系坐标定位的身份认同”的关涉全球治理体系变革的根本性问题,需要遗传资源知识产权予以积极回应。     

高功率激光装置光传输管道污染规律及对光学表面损伤性能的影响

研究高功率激光装置光传输管道内部洁净度变化规律,分析其对内部重要光学元件光学性能的影响规律,提出污染控制措施。对光传输管道内部的气溶胶进行采样,并利用空气品质分析仪及扫描电镜对其进行分析,得到光传输管道内部洁净度变化规律和污染源;采用内部放置透射膜元件的方法,研究洁净度等级水平对透射膜的微观结构和透射率的影响,并利用1-on-1的测试方式进行透射膜元件的损伤阈值测试。研究结果表明：光传输管道内部的洁净度在激光辐照后迅速上升至万级水平,透射膜元件在此环境下其透过率严重下降,下降幅度为2.5%,且表面微观形貌发生变化。光学透射薄膜表面损伤阈值随表面污染水平呈现线性下降规律,最大下降幅度约为10%。污染监测和成分分析结果表明管道内部灰尘及杂散光或者鬼光束辐照金属产生的等离子体是管道内污染的主要源头,在此基础上提出了正压密封保持的技术手段确保内部光学表面洁净度水平,延长使用寿命。     

功能肽段介导的铜离子荧光传感器的构建及应用

铜离子是导致多种疾病(如阿尔茨海默病、朊病毒病和肌萎缩性侧索硬化症等)的重要因素.当前已有针对铜离子检测的相关报道,但基于多肽与铜离子相互作用的荧光传感器鲜有关注.该文依据淀粉样蛋白与铜离子特异性结合的特点,利用已知的淀粉样蛋白组成单元,设计出能与铜离子有序配位的多肽分子(DDAEGHARHCR).同时,借助于"多肽-...     

玉米芯与低密度聚乙烯混合物在氢气气氛下的催化热解研究

本文研究了在氢气氛围及HZSM-5、H-Beta、NaY和TiO2催化剂作用下玉米芯与LDPE混合物(重量比2∶8)的共热解情况。通过催化热解所得油相液体的烃族分析及碳数分布发现:在催化剂作用下,油相液体的碳数分布变窄,共同热解所得气体产率最高的是H-Beta催化体系,液体产率最高的是NaY,残渣量最多的是TiO2催化体系。催化共热解所得油相液体的碳数分布主要集中在C4~C19之间,使用NaY可获得高品位的油相液体,其研究法辛烷值(RON)为97.5;水相液体中的主要物质是醋酸,加入催化剂后其含量明显增加。四种催化剂中,醋酸生成量最多的是NaY催化剂,其次是HZSM-5,最后是H-Beta和TiO2。其中在NaY催化体系作用下生成的水相液体组分中,醋酸含量为57.8%。     

利用1 064 nm激光预处理提高pickoff镜损伤阈值

 激光预处理是提高光学元件损伤阈值的有效方法之一。利用输出1 064 nm基频激光的SAGA激光器,采用光栅刻线式扫描的方式对镀多层高反物理膜的pickoff镜进行了能量周期递增的预处理,验证激光预处理对其损伤阈值的提高效果。结果表明：零几率损伤阈值平均提高38.8%,而50%几率损伤阈值提高了7.6%,经过激光预处理后pickoff镜抗损伤能力较处理前有了一定提高。     

光参量啁啾脉冲放大增益特性研究

通过对非线性三波耦合方程组进行数值求解,研究了光参量放大的增益特性及饱和放大特性。给出了泵浦光、信号光参数对参量增益的影响及其与晶体饱和长度的关系。且OPA具有传统CPA系统所不具有的优点,将有可能取代传统的CPA系统而作为超短超强激光系统的新型前端。