中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室，四川 绵阳 621900
在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中，光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明，通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2，三阶色散高达5782 fs3，在未补偿光参量相位的情况下，压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距，补偿了光参量相位的群延迟色散，将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导，同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。
激光器 光参量啁啾脉冲放大 光参量相位 时域压缩 傅里叶变换极限脉冲
1 重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆 400067
2 重庆工商大学 机器人与激光智能制造研究所，重庆 400067
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
强激光加载下金属材料产生的微喷射现象及其内在的机理分析是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿问题，相关研究对于认识材料在极端载荷条件下的动力学行为具有重要意义。近年来国内外科学家们基于各大激光装置开展了大量微喷射诊断实验研究，在喷射物性质、金属界面不稳定性增长以及微喷混合问题等方面取得了一系列重要进展。通过回顾微喷静态和动态诊断实验的研究历程，对微喷诊断实验研究方法的重要应用作了详细介绍，同时对微喷产生的主要作用机制、影响因素以及微喷混合等问题进行回顾、梳理和总结。根据当前国内外微喷诊断实验发展趋势，归纳总结目前微喷诊断实验研究结果中仍存在的不足，并对微喷射实验研究未来发展方向进行展望。
微喷射 冲击波 回收 动态诊断 X射线成像 micro-ejection shock wave recovery dynamic diagnostics X-ray radiography 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering: International Research Center for Advanced Photonics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, No. 64 Mianshan Road, Mianyang 621000, China
3 Jiaxing Key Laboratory of Photonic Sensing & Intelligent Imaging, Jiaxing, 314000, China
4 Intelligent Optics & Photonics Research Center, Jiaxing Research Institute Zhejiang University, Jiaxing 314000, China
Surface defects (SDs) and subsurface defects (SSDs) are the key factors decreasing the laser damage threshold of optics. Due to the spatially stacked structure, accurately detecting and distinguishing them has become a major challenge. Herein a detection method for SDs and SSDs with multisensor image fusion is proposed. The optics is illuminated by a laser under dark field condition, and the defects are excited to generate scattering and fluorescence lights, which are received by two image sensors in a wide-field microscope. With the modified algorithms of image registration and feature-level fusion, different types of defects are identified and extracted from the scattering and fluorescence images. Experiments show that two imaging modes can be realized simultaneously by multisensor image fusion, and HF etching verifies that SDs and SSDs of polished optics can be accurately distinguished. This method provides a more targeted reference for the evaluation and control of the defects of optics, and exhibits potential in the application of material surface research.
1 海军潜艇学院, 山东 青岛 266000
2 海军第二试验区, 辽宁 大连 116000
针对水下高速目标出水初段轨迹特点, 提出了利用近距离光电复合引导激光测距仪与高速摄像设备同步观测的测量方法;构建了测量装置, 分析了满足一般测量要求各设备的指标设计要求; 论证了该技术方案实现的可行性;对测量装置的轨迹测量精度进行了初步的估算, 结果表明该方法能满足测量要求, 为高速目标出水初段轨迹近距离测量和实况观测提供了一个重要手段, 具有较大的**应用价值。
水下高速目标 出水初段轨迹 稳定跟踪 激光测距 高速实况 underwater high-speed target initial trajectory out of water stable tracking laser ranging high-speed live
中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
熔石英光学元件在高能量密度的紫外脉冲激光辐照下往往极易出现后表面损伤，这严重影响了紫外高功率脉冲激光装置的可靠性。综合国内外相关研究进展，系统阐述了熔石英元件表面在高能量紫外脉冲激光辐照下的损伤特性，包括典型的初始损伤和损伤增长行为特征，介绍了熔石英元件表面缺陷的类型、分布特性和紫外脉冲激光诱导损伤的内在机制，并概述了常用的熔石英表面加工方法与缺陷控制技术。最后，介绍了熔石英表面缺陷无损检测新技术和抗损伤性能测试技术方面的研究进展。
激光光学 熔石英元件 紫外脉冲激光 缺陷 后表面损伤 光学学报
2022, 42(17): 1714004
1 西华大学 理学院 物理系，成都 610039
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
3 攀枝花学院 数学与计算机学院，四川 攀枝花 617000
基于非线性薛定谔方程，采用分步傅里叶算法模拟了方形超高斯光束在Kerr介质中的传输情况，重点分析了方形超高斯光束轴向中心强度与对角方向强度的演化特性，同时还分析了其在Kerr介质中的自聚焦特性、峰值光强变化情况以及B积分变化情况。研究结果表明：方形超高斯光束通过Kerr介质后，距光束中心不同距离处有不同程度的强度增强和凹陷，光束中心附近的强度增强和凹陷较弱，光束边缘以及四角处的强度增强和凹陷较强，且对角方向上的强度增强和凹陷程度要强于轴向中心方向；减小阶数可以减缓光束的边缘强度增强，并可以减缓B积分的增长；减少Kerr介质厚度可以降低光束边缘强度增强程度，并可以减小B积分的大小。提出了光束边缘强度起伏的主要原因可能是光束的相干叠加。
非线性光学 超高斯光束 Kerr介质 自聚焦 B积分 nonlinear optics super-Gaussian beam Kerr medium self-focusing B-integral 强激光与粒子束
2022, 34(4): 041004
1 重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆 400067
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 重庆工商大学 机器人与激光智能制造研究所，重庆 400067
在微介观诊断中往往因为空间限制，选择具有亮度高、单色性好、对比度强的特征谱线，而忽略了轫致辐射谱线。率先实验设计了特征谱线和轫致辐射谱线的双光谱诊断X射线光源的方法，在中国工程物理研究院“星光Ⅲ”激光装置飞秒激光束靶室上进行实验，激光功率密度大于1.6×1018 W/cm2，脉宽为30 fs，45°入射靶面。在入射靶前侧，设计了用于特征光谱成像的针孔成像光路，获得Cu纳米颗粒靶产生的特征X射线的焦斑图像，为76 μm，大于刃边方法测得半径为54 μm的焦斑。在靶后侧，设计了轫致辐射成像光路，利用PIX射线CCD获得2×5的圆形Ta组图像。实验表明，利用双光谱成像设计合理，适合微介观材料动态诊断，提高诊断效率。
泵浦-探针技术 动态加载 纳米颗粒材料 X射线光源 pump-probe technology dynamic loading nanoparticle materials X-ray source 强激光与粒子束
2022, 34(3): 031015
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111015
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094004
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
熔融石英光学元件的亚表面缺陷直接影响着其成像质量及激光损伤阈值等指标。相比缺陷的二维截面大小以及深度信息,亚表面缺陷三维轮廓及缺陷体积的定量检测结果可以用来更准确地评估熔融石英光学元件的加工质量。结合共聚焦显微镜的成像原理,使用共聚焦显微镜进行了熔融石英样品层析扫描实验。通过对亚表面缺陷图像特点的分析,提出了适用熔融石英元件亚表面缺陷的三维重建算法。提出的算法在亚表面缺陷重建效率与精度上均优于其他三维重建方法。根据重建后缺陷的统计结果,定量获得了熔融石英样品亚表面缺陷的完整三维信息。
材料 熔融石英 亚表面缺陷 三维重建 激光共聚焦显微镜
