高能深紫外激光的产生及应用技术研究

发布时间：2021-06-08 23:34

　　深紫外激光具有波长短、单光子能量高的特点,在科学研究、军事应用、工业加工以及医学领域有着广泛的应用需求及前景。在惯性约束聚变领域,激光装置的发展促进了物理实验的精密化进程,同时也暴露出极端条件下激光等离子体不稳定性等物理问题,这给高能深紫外激光的发展和应用带来了新的机遇与挑战。由于靶吸收效率与激光波长的平方成反比,且波长越短激光与等离子体相互作用过程中的参量不稳定效应阈值越高,采用更短波长的四倍频激光取代三倍频激光打靶,对于提升现有大型激光装置的物理实验能力以及缓解ICF物理实验研究面临的严重不稳定性问题等方面都具有非常重要的意义。但由于四倍频激光的双光子能量更接近熔石英等透射材料的禁带宽度,非线性效应增强,光学元件也更易损伤,迫切需要新的技术手段来寻求突破点,这也是本论文重点研究的内容。在物理诊断方面,物理学家们认为现阶段对于极端条件下的等离子体物理过程的理解仍然存在较大偏差,获取精确的等离子体状态参数及其演化特性具有极为重要的意义。汤姆逊散射诊断是目前精度最高的等离子体状态诊断手段,采用深紫外激光作为探针束可以穿透更高的等离子体密度,并显著提升测量信噪比。本论文开展深紫外探针技术研... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２激光与靶相互作用过程示意图??

高能深紫外激光的产生及应用技术研究??—?ｘ－ｒａｙ??Ｔａｒｇｅｔ?／?．?Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ?ｌｉｇｈｔ??＇?／１?ｔ??ＳＷｆ?Ｉ?ｆ?ｎｔ?Ｊ?Ｊ?ｎ＾４?ｋ??—＾?Ｉ?ｉ?私一?．????？？Ｉ?ＳＢＳ?ＳＲＳ?０??目?５?＂?＾ｔｐｄ?＾??、?）?、?Ｄｅｎｓｉｔｙ??ＲＴ，?ＲＭ，?．．．?ｉｎｓｔａｂ．?＾?＼??ｘ－ｒａｙ??图１．２激光与靶相互作用过程示意图??激光与等离子体的相互作用是激光聚变的第一个物理环节，它决定激光的吸收、散??射与传播，关系到驱动激光的能量被靶等离子体最初吸收的效率和品质。从图１．２可以??看出ｆ３４］，在激光能量沉积到靶丸之前，激光与等离子体相互用会产生受激布里渊散射、??受激拉曼散射、双等离子体衰变等参量过程，在多光束重叠的情况下，还会发射交叉光??束能量转移＃３６］。ＬＰＩ产生的不利影响从三个方面来描述，散射光会直接导致激光能量??的损耗，超热电子的产生则会预热靶丸，而离子动荡则会造成等离子体的各向异性。??另一方面，由于増强的强背向散射通过靶面返回后还可能损坏光学元件，进一步限??制激光器的负载能力和输出能力如图１．４为ＮＩＦ装置的靶面背向受激布里渊散射??光（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ?Ｂｒｉ］］ｏｕｉｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＳＢＳ）沿原光路返回后经终端光学组件中的连续相位??板调制后损伤最后一块传输反射镜的示意图，可以明显看出反射镜的损伤形貌与终端中??的连续相位板（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｐｈａｓｅ?ｐｌａｔｅ．?ＣＰＰ）具有对应结构。??ＷＭｋ．?！＞??■■導＿??ＯＰＤ?ｗａｖｅｓ?ａｔ?１?ｐｍ??图１．３靶面背向ＳＢ

９０％。波长越短吸收效率越高的物理原因是，短波长激光能够沉积在??更高等离子体密度和更低等离子体温度的区域，这两个特点都能加强碰撞吸收??１００?１?１?－ＴＪ?１?ｒ－１??８０?－?ｂ——°－２６?！－ｉｍ?－??冢?ｐｓ??（．ｉｍ．?１００??？二?１．０６?ｕｍ．??卜??１０．６?＾ｉｍ，?１?ｎｓ?＿??０??１?１?１?１???１０１１?ｌ〇１２?ｉ〇１３?ｉ〇１４?ｉ〇１５??Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?（Ｗ／ｃｍ２）??图１．４激光波长对靶吸收效率的影响??４??

【参考文献】：
期刊论文
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[5]高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J]. 常铁强,贺贤土,于敏.  强激光与粒子束. 1989(03)

博士论文
[1]栅栏脉冲与等离子体相互作用研究[D]. 周煜梁.中国科学技术大学 2014
[2]激光聚变等离子体Thomson散射诊断[D]. 王哲斌.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]基于紫外激光器的无线光通信系统[D]. 易星.重庆大学 2014



本文编号：3219438