Angular distribution and conversion of multi-keV L-shell X-ray sources produced from nanosecond laser irradiated thick-foil targets

An experimental study on the angular distribution and conversion of multi-keV X-ray sources produced from 2 ns-duration 527nm laser irradiated thick-foil targets on Shenguang II laser facility (SG-II) is reported. The angular distributions measured in front of the targets can be fitted with the function of f(theta) = alpha+ (1- alpha)cos(beta) theta (theta is the viewing angle relative to the target normal), where alpha = 0.41 +/- 0.014, beta = 0.77 +/- 0.04 for Ti K-shell X-ray Sources (similar to 4.75 keV for Ti K-shell), and alpha = 0.085 +/- 0.06, beta = 0.59 +/- 0.07 for Ag/Pd/Mo L-shell X-ray Sources (2-2.8 keV for Mo L-shell, 2.8-3.5 keV for Pd L-shell, and 3-3.8 keV for Ag L-shell). The isotropy of the angular-distribution of L-shell emission is worse than that of the K-shell emission at larger viewing angle (>70 degrees), due to its larger optical depth (stronger self-absorption) in the cold plasma side lobe Surrounding the central emission region, and in the central hot plasma region (emission region). There is no observable difference in the angular distributions of the L-shell X-ray emission among Ag, Pd, and Mo. The conversion efficiency of Ag/Pd/Mo L-shell X-ray sources is higher than that of the Ti K-shell X-ray sources, but the gain relative to the K-shell emission is not as high as that by using short pulse lasers. The conversion efficiency of the L-shell X-ray sources decrease, with increasing atomic numbers (or X-ray photon energy), similar to the behavior of the K-shell X-ray Source.

谱色散均匀化的计算研究

利用光传输理论对ICF驱动器中使用的光谱色散平滑(SSD)技术作了理论分析，并结合典型的随机相位板(RPP)技术，用计算机模拟了使用光谱色散平滑技术前后激光靶面辐照不均匀性的变化及其技术中不同带宽和调制频率下激光靶面辐照不均匀性的变化。

图像处理在光路自动准直系统中的应用

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中的光束自动调整。图像处理是光路自动准直的关键技术之一。针对神光Ⅲ原型装置，结合阈值化、重心法、中值滤波和圆拟合等多种不同的图像处理方法设计了一套合理的准直方案，并且在模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明，光路自动准直系统能够在15min之内顺利完成光路的自动调整，光束近场调整精度优于近场光斑的±0．5％，光束远场调整精度≤±0．3″，满足了原型装置的总体要求。

利用消衍射透镜列阵及光谱色散平滑实现焦斑均匀辐照

提出将空间域的透镜列阵法和时间域的光谱色散平滑法结合起来实现靶面的均匀辐照．消衍射型透镜列阵能获得边缘陡峭且顶部较平坦的准近场焦斑，光谱色散平滑则能有效地抹平焦斑内部由多光束干涉引起的细密条纹．数值结果显示，通过该方案能获得均匀性较好的焦斑．进一步分析了光谱色散平滑单元中位相调制和光栅的参数对辐照均匀性的影响，发现参数的选取要在焦斑均匀性和能量利用率之间取得合理平衡，以在整体上获得最佳的均匀辐照效果．

谱色散平滑与透镜列阵联用实现均匀照明

为满足激光惯性约束聚变中靶面激光辐照不均匀性低于5%的要求, 在目前使用透镜列阵基础上, 提出了谱色散平滑与透镜列阵联用方案, 对其进行数值计算并分析其平滑效果和应用可行性。结果表明:焦斑的不均匀性从单独使用透镜列阵时的14%降低到与谱色散平滑结合后的3%;对焦斑点功率谱的分析表明谱色散平滑通过抑制焦斑中高频的频谱强度达到平滑效果。该方案可以进一步提高焦斑平滑效果, 计算结果对实际应用有着重要的参考意义。

ICF中可调法布里-珀罗滤波器间距稳定度研究

在神光Ⅱ第9路ICF高功率激光装置中，采用可调法布里-珀罗（F-P）滤波器对幅度调制效应进行补偿，根据补偿装置的技术要求，提出-种应用nm量级精度的电容式位移传感器对可调F-P滤波器间距稳定度进行监控的系统，详细论述了监控系统的结构与工作原理。给出了电容式位移传感器的驱动电路及数据处理与控制软件的设计方案，并对电容式位移传感器的精度进行了标定。实验结果表明，该位移监控系统能够使可调F—P滤波器的间距稳定度保持在15nm／h以内，使幅度调制效应的调制深度优于4％。

大口径八边形钕玻璃片支撑系统的光机集成分析

控制由机械装夹方式所引入的波前畸变以提高惯性约束聚变(ICF)输出光束的质量，是在大口径钕玻璃片主放大器结构设计中必须考虑的。提出了一种新的有限元变形结果与光学元件面形畸变之间的数据处理方式，并与传统方式进行了对比。基于新的数据处理接口，利用光机集成分析方法对大口径八边形钕玻璃片的支撑系统结构设计参数进行优化。优化的结果保证了由支撑系统引起的透过波前畸变小于十分之一波长，同时波前畸变与设计参数变动的相关性最小。

一种ICF用新型可阵列反射镜架结构

运用并联机构原理设计了一种新型惯性约束聚变（Inetial Confinement Fusion, ICF）用可阵列反射镜架结构,并用坐标变换方法分析了机构的调整正交性与旋转轴正交性之间的关系.装置的实际测试结果表明调整正交性与分析结果一致,并且反射镜架的稳定性以及调节准确度均能符合ICF装置的使用要求.

高功率激光装置光束准直系统新型远场监测技术

利用高功率激光装置空间滤波器小孔成像和取样光栅的衍射,设计出一套新型光路远场监测方案,并且在实验平台上进行了实验验证.实验结果表明:相对传统的远场监测方法,该远场监测系统通过侧面离轴光栅取样灵活利用空间,其调整平均误差为空间滤波器小孔直径0.9%,能够满足准直系统远场调整精度(<小孔直径5%)的要求.

光谱色散后的相位调制光束衍射特性研究

用数值方法研究了激光驱动器系统中使用光谱色散平滑单元后光束的衍射特性、模拟结果表明，光谱色散会使光束衍射光斑变大，近场空间强度均匀性改善，而远场光斑内部存在光强接近于均匀分布的区域．进一步分析了光谱色散平滑单元中相位调制器的调制深度、调制频率及光栅色散系数等主要元件参数对光束传输特性的影响，发现在一定情况下光斑内部会出现较强的强度调制。

高功率双包层光纤放大器

高功率双包层光纤放大器在光纤传感、光纤通讯、光谱测量和惯性约束聚变等领域有广泛应用。介绍了两种获得放大激光输出的高功率双包层光纤放大器：单频双包层光纤放大器和脉冲双包层光纤放大器。分析了它们的工作原理及关键技术，并对国内外近期进展作了综述。

全电介质脉宽压缩光栅的研究进展

超短脉冲超高能量激光器作为研究光和物质相互作用以及惯性约束聚变的手段而得到了广泛的应用。综述了应用于啁啾脉冲放大(CPA)系统的脉冲压缩光栅(PCG)的发展概况；分析和评述了脉宽压缩光栅的设计原理和制作工艺，并给出了脉宽压缩光栅的发展展望。实践和理论证明采用多层膜介质衍射光栅是实现高性能脉宽压缩光栅的一种优良的设计方案。

光学薄膜元件的激光预处理技术

激光预处理技术作为一种提高激光约束核聚变装置中光学元件损伤阈值的有效方法，有重要的使用价值和学术价值。介绍了激光预处理的研究现状，重点介绍了小光斑光栅扫描预处理的方法及其应用，以及应注意的问题。讨论了几种被广泛认可的预处理增强机理，并对激光预处理技术进行了展望。