基于皮秒拍瓦激光的高分辨X射线背光照相研究

基于皮秒拍瓦激光产生的高能X射线源具有强度高、脉宽短、焦点小的特点,利用这种X射线源发展出来的高时空分辨率X射线点投影背光照相是强加载条件下材料动态响应,以及惯性约束聚变等高能量密度物理研究中亟需的重要诊断技术。目前,研究人员主要依靠TITAN、OMEGA-EP和神光Ⅱ升级等大型皮秒拍瓦激光装置,对皮秒拍瓦激光与固体靶相互作用产生的X射线的能谱、转换效率、分辨率等关键参数进行了研究,发展了点投影背光照相技术,并开展了动态演示实验,成功获得了惯性约束聚变内爆过程和冲击加载材料微喷过程的演示图像。     

用于ICF固体激光驱动器的现状与发展

本文对国际上用于惯性约束聚变研究的固体激光驱动器技术的发展进行了评述；介绍了我国固体激光驱动器的发展现状及有关的重要物理实验结果；详细论述了神光Ⅱ装置的结构特点及所采用的新技术。     

高功率激光物理国家实验室

由邓锡铭院士倡议建立的高功率激光物理国家实验室成立于1986年,是我国高功率激光技术与惯性约束聚变的实验基地。实验室拥有“神光-Ⅱ”高功率激光聚变实验装置,以及配套的测试诊断设备。现有固定科技人员120名,包括两院院士2名,研究员13名,副研究员和高级工程师25名,另有客座研     

星光Ⅱ高功率固体激光驱动器研究的新进展

介绍了星光Ⅱ高功率固体激光驱动器的发展历程和物理实验的进展情况,研制了用于开展激光等离子体中电子密度与电子温度精密化诊断的两束探针光系统。阐述了激光装置中新能源系统的模块化设计方法以及新型集中控制系统的最新研究进展情况,所用方法和所得结论对高功率固体激光驱动器系统的设计具有一定应用意义。     

神光Ⅱ装置高功率激光能量测量

在惯性约束聚变实验及X光激光研究中,激光驱动器的激光能量测量是一项十分重要的课题.准确测定打靶激光能量对实验数据分析处理、得出正确的物理规律具有非常重要的意义.神光Ⅱ装置是具有基频(1ω)、二倍频(2ω)及三倍频(3ω)三种波长激光能量输出的国内最大的高功率激光物理实验装置.激光脉宽分纳秒、100 ps、20 ps及皮秒4档可调.在不同脉宽条件下,有不同量级的激光能量输出,当物理实验要求激光脉宽为纳秒量级时,1ω激光能量输出大于4.8 kJ,2ω激光能量输出大于3.0 kJ,3ω激光能量输出大于2.0 kJ.在整个神光Ⅱ装置中共设置了68个激光能量测量网点,包括十项测量内容.在这些测量中,有的信息量很大,有的信息量很小,有的大光斑取样,有的小光束测量.为了适应神光Ⅱ装置激光能量测量的需要,在调研国内外有关资料的基础上,采用了热电堆焊接的新工艺、成对设计的差分结构、双层热屏蔽的隔离外壳等措施,使研制的体吸收激光能量计在灵敏度、均匀性、稳定性等方面都有大幅度提高,经中国计量院标定测试,其性能超过原设计指标要求,达到或超过美国阿波罗激光公司(Apollo Laser Inc.)制造的同类型激光能量计的水平,满足了神光Ⅱ装置多波长高功率激光能量测量的需要.(PG3)     

日本的超高功率激光系统及其应用

近30年来，人们一直研制超高功率激光系统，用以进行激光核聚变研究，大阪大学发展了“激光Ⅶ”玻璃激光器，“烈光Ⅷ”CO2激光器，二极管抽运固体激光器与拍瓦线性调频脉冲放大钕玻璃激光器，实验证明，它们对激光研究很有效，在科学技术的许多领域也有多种应用。     

神光Ⅱ靶场调焦准直系统理论模型及实验

神光Ⅱ靶场调焦准直系统理论模型及实验黄宏一，丘悦，蒋敏华，王树森，范滇元（中国科学院上海光机所国家高功率激光物理实验室，上海２０１８００）神光１１装置是“八五”期间由中国科学院、中国工程物理研究院、８６３－４１０主题共同投资的大型工程项目，是用于国防...     

"火神"高功率激光器将升级

世界最高功率激光器之一的“火神”即将升级 ,使之产生拍瓦输出功率。这种巨大的功率密度 (超过 10 2 1 W/ cm2 )将在少于 1/ 2 ps持续时间的极短短脉冲中产生。“火神”是卢瑟福·阿普尔顿实验室的高功率钕玻璃激光装置。拍瓦激光升级项目由英国工程和物理科学研究委员会投资 330万英镑 ,是过去六年中将“火神”性能提高 10 0 0倍以上系列工作的最近一项。卢瑟福实验室高功率激光部副主任兼升级项目经理 Chris Edwards说 :“本项目将使‘火神’保持世界领先激光装置地位 ,以支持英国激光 -材料相互作用科学计划的增长 ,并在未来五年里保…     

超强固体激光及其在前沿学科中的应用(1)

20世纪80年代中期发展起来的啁啾脉冲放大(CPA)技术与先进的高功率激光技术及优良的激光增益介质相结合把激光峰值输出功率提高了几个数量级,出现了输出拍瓦级(1015W)皮秒(10-12s)和飞秒(10-15s)脉冲的固体激光装置,聚焦峰值功率密度达到1020~1022W/cm2。激光与物质相互作用的物理过程中,激光功率密度起主导作用,不同光强对应不同的物理学领域。如此高的激光功率密度能够在实验室中产生前所未有的极端物态条件,即超强电场、超强磁场和超高压强等,从而开创了崭新的强场物理领域,推动了相关学科的交叉融合,形成了多个前沿研究方向,如粒子加速、强辐射源、先进光源、阿秒物理、快点火聚变、超热物质、激光核物理、超快过程诊断、激光天体物理、非线性量子电动力学(QED)等,在材料科学、生命科学和医学等领域中也极具应用价值。     

高功率激光装置中的鬼点反射分析

介绍了高功率激光装置中的鬼点反射及其带来的破坏影响 ,分析并计算了神光 Ⅱ装置中主放大器部分的鬼点反射 ,给出了避开鬼点反射损伤的方法。     

实验室和天体中的等离子体-等离子体相互作用实验研究

正在激光惯性约束聚变黑腔中,由于采用多柬激光辐照黑腔内壁,所以会产生多个等离子体流。这些等离子体流之间的相互作用物理过程如何、会不会对靶丸压缩带来影响等问题,都值得研究、等离子体流之间的相互作用在天体中也是普遍存在的,不同运动方向的等离子体流相互作用时,对应的物理过程可能不同、利用高功率激光装置,在实验室中开展等离子体-等离子体相互作用,对于理解天体物理若干重要问题有重要意义、本报告将对近年在这方面取得的一些进展进行汇报。实验是在我国上海高功率激光与物理联合实验室的神光Ⅱ和日本大阪大学的GekkoⅫ高功率激光装置上进行的、神光Ⅱ装置共有8路,三倍频激光总能量为2 kJ。对运动方向平行、反平行(对撞)、垂直三种情况下的等离子体流之间的相互作用过程进行了研究、结果表明,两个一定间隔、平行运动的等离子体流之间,不仅会发生横向碰撞,而且会发生磁重联现象,后者在合适的条件下,会主导整个作用过程。基于这一想法,对太阳和日地空间的磁重联进行了研究、对于反平行(对撞)情形,当间距近、密度高时,会通过碰撞产生不稳定性,当间距远、流速快、密度低时,离子碰撞过程会被非碰撞相互作用取代,激发无碰撞冲击波现象;如果两个等离子体流相互垂直,等离子体可能会发射折射。这些研究有助于加深对超新星爆发遗迹激发的冲击波等现象的理解。     

“神光”实验装置通过国家级鉴定

1986年夏,国务委员张爱萍同志到中科院上海光学精密机械研究所参观12#兆兆瓦激光实验装置时题词"神光",把大功率激光喻之为"神光"。1987年6月26～27日,国家科委在上海嘉定县召开由中科院上海光学精密机械研究所研制成的1012瓦大功率激光装置的国家级鉴定会,会上决定命名该装置为"神光"装置。     

高功率激光装置中的三倍频Nd:YLF模拟激光系统

基于高功率激光装置 --"神光Ⅱ"中的三倍频模拟激光光源的需要,提出并研制了一套Nd:YLF调Q三倍频激光作为模拟光源,采用氙灯抽运,Cr4+:YAG被动调Q,KTP晶体与BBO晶体的组合三倍频,得到了Nd:YLF晶体的1.053 μm波段的三倍频0.3510 μm波长激光,满足了系统的需求.     

神光Ⅱ升级装置终端光学组件的排布设计

设计高功率激光装置靶场终端光学组件(FOA)时考虑的重要因素足鬼像对光学元件的破坏.山于神光Ⅱ升级装置(SG-Ⅱ-U)的输出能量高、靶场空间小、鬼像分布情况复杂,导致了终端光学组件的设计难度很高.用自主研发的鬼像控制设计软件对神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件排布进行设计,给出了进行鬼像控制设计时需考虑的设计因素,并对比研究了两种靶场终端光学组件设计方案的优缺点,最后结合神光Ⅱ升级装置的特点,优化设计出神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件的最终排布方案.     

高功率激光装置中的三倍频Nd∶YLF模拟激光系统

基于高功率激光装置———“神光Ⅱ”中的三倍频模拟激光光源的需要 ,提出并研制了一套Nd∶YLF调 Q 三倍频激光作为模拟光源 ,采用氙灯抽运 ,Cr4+∶YAG被动调Q ,KTP晶体与BBO晶体的组合三倍频 ,得到了Nd∶YLF晶体的 1 0 5 3μm波段的三倍频 0 35 10 μm波长激光 ,满足了系统的需求。     

神光-Ⅲ原型装置预放钕玻璃高增益自激振荡的分析与抑制

在高功率激光装置的预放系统中,高增益放大单元提供超过106的增益倍数,极易形成自激振荡,降低光束放大倍数、破坏光学元件。基于高功率固体激光系统自激起振的主要判据,通过分析钕玻璃高增益系统损耗与增益的大小,研究了神光-Ⅲ原型装置高增益放大单元的自激振荡问题。分析了系统可能存在的自激振荡腔,指出系统可能存在3个起振的振荡腔。通过采取钕玻璃端面引入倾角、适当的光路调节、加隔离和电光开关等方法,在一定程度上抑制了自激振荡,进行了相应的实验验证,实验结果表明通过上述措施基本消除了自激光问题。     

三倍频Nd∶YLF调Q激光模拟光源

基于高功率激光装置———“神光Ⅱ”中的三倍频模拟激光光源的需要 ,研制了一种三倍频Ｎｄ∶ＹＬＦ调Ｑ激光装置。该激光装置主要由振荡级、放大级、三次谐波发生器及抽运源组成。振荡级谐振腔的腔长为Ｌ =360ｍｍ ,由全反镜Ｍ2 和耦合输出镜Ｍ1 组成凹凸稳定腔运转方式 ,并由小孔光阑来选取基模高斯光束输出 ,这种设计可以较大地提取增益介质的能量 ;增益介质选用ｃ 轴的Ｎｄ∶ＹＬＦ晶体棒 ( 6ｍｍ× 80ｍｍ) ,其输出波长为1 0 53μｍ ,可以很好地与“神光Ⅱ”的主激光系统相匹配 ;采用饱和吸收体Ｃｒ4+∶ＹＡＧ晶体作为被动Ｑ开关 ,…     

高功率激光装置主放大器的增益稳定性研究

高功率固体激光装置主放大器是能量提取最多的一个环节,它受环境影响因素较多,难以建立考虑各因素影响的微观模型。目前,国内外还没有主放大器增益的精确预测模型和实验数据分析报道,现有预测模型较为粗糙。从统计角度对高功率激光装置主放大器增益的变换规律进行了分析,指出宏观上3种不同特点的增益变化,分别为增益的低频演化规律、增益随日运行发次的变化规律及增益的高频稳定性特性;并由此建立了包含权重因子的主放输出预测模型。通过神光Ⅲ原型装置的运行数据对建立的模型进行了考核,结果显示,与以往的单一发次的递推模型相比,新模型对增益预测的准确性可提高1倍。研究结果对大型固体激光装置的高效运行具有指导意义。     

科技简讯

我国固体激光器件研究取得新突破双包层光纤激光器是双包层光纤光子器件家族中的主要成员,是国际上新近发展的一种新型固体激光器件,可广泛应用于现代光通信、高精度激光加工、激光雷达系统、空间科学、激光医学、国防等领域。南开大学光电子学研究室在研制短脉冲光纤激光器的同时,大胆创新,又率先研制出了双包层光纤光栅,为双包层光纤激光器的全光纤化研究迈出了重要一步。该实验室采用国产掺镱双包层光纤作为增益介质,在原有研究基础上,自行设计了光学耦合系统和泵浦方式,得到了数十瓦的高功率激光输出。(No.13)口径最大的空间太阳望远镜…     

超强飞秒激光装置

中科院北京物理所光物理重点实验室在中科院仪器研制项目和国家基金委创新群体等项目的支持下．研制成功了峰值功率大于350太瓦的超强飞秒激光装置——“极光Ⅲ”装置。该装置于2006年12月27日通过中科院组织的鉴定．标志着我国超短超强激光技术又向前跨进了一大步。目前“极光Ⅲ”运行稳定，可望在强场物理、高能量密度物理等前沿学科的研究中发挥重要作用。