六通黑腔是我国独立自主设计的新型激光惯性约束聚变驱动腔型。在大型激光装置上采用全束组注入方式, 首次获得了新型六通黑腔10~20倍收缩比综合内爆完整配套实验数据, 实现最高YOC2D(实验产额/二维模拟产额)达80.4%的综合内爆性能。

This study experimentally investigated a Yb: YAG pulse laser amplifier with a high amplification gain and a high signal-to-noise ratio (SNR). The highest amplification gain of 172 and highest pulse energy of 131 mJ were obtained with the highest SNR of 24.9 dB from a volume gain of 10 mm × 10 mm × 1 mm. The output beam quality values of M²_x = 1.91 in the slow axis and M²_y =1.58 in the fast axis were also achieved.

硅基盘型谐振腔由于其高品质因数Q 值的特性，作为谐振式陀螺的核心元件，有望实现谐振式陀螺的小型化、集成化，成为目前谐振式陀螺中研究的基础。谐振式陀螺的极限灵敏度受谐振腔的DQ 乘积(谐振腔直径D 与Q值的乘积)的大小直接影响，提出制作大尺寸的盘型谐振腔获得高的DQ 乘积，从而提升谐振式陀螺的极限灵敏度。通过理论计算仿真得到盘型谐振腔的Q 值、DQ 乘积以及陀螺灵敏度与谐振腔直径D 的对应关系及其原因，实验中，采用传统半导体工艺制备不同直径的盘型腔(400 μm~10 mm)，通过与锥形光纤进行耦合测试得到输出透射谱线，得到盘型谐振腔直径D 与Q 值的变化成正比关系，得到最优的盘型腔参数，当D=10 mm 时，Q 值可达1.2×106，通过提升工艺精度以及后续优化还有极大的提升空间，理想条件下将实验得到的数据通过理论计算得到谐振式陀螺灵敏度可达0.02°/s，提供了一种提高谐振式陀螺灵敏度的思路。

调相谱检测技术是谐振式光纤陀螺(R-FOG)角速率信号提取的关键技术，通过选取合适的调制参数，可大大提升陀螺的综合性能。利用相位调制频谱展开式，依据调相谱载波分量和调制信号的幅度关系，提出了双光路调相谱最优参数的确定方法，该方法在保证陀螺最佳灵敏度工作点的同时，有效地抑制了背向散射噪声的影响；在正弦波调相谱下，采用自外差法实测了相位调制器的半波电压，得到了调相谱载波分量与调制电压幅度的关系曲线，与理论分析相符；以长度为12 m的保偏光纤熔接环为敏感谐振腔，直径为0.15 m，耦合系数为50%，进行了不同角速率的转动测试，得到了动态范围为±480 (°)/s、非线性度为3%的转动结果。

介绍了铜活化诊断氘氚中子产额的测量原理，分析了62Cu和64Cu两种活化核素在符合测量中的贡献。针对不同范围内的中子产额测量，提出了系统灵敏度相对标定法和64Cu活化核标定法。通过添加中子屏蔽锥测量了标定场所散射中子影响。计算评估了63Cu(n, γ)64Cu反应过程对活化测量的影响。在神光Ⅲ主机装置上，利用该系统测量了直接驱动氘氚中子产额。实验结果表明：氘氚中子产额在109~1013范围采用相对标定方法较为合适，64Cu活化核的标定方法适用于1012~1016范围内产额测量。标定场所散射中子对灵敏度标定因子影响约0.4%。63Cu俘获辐射反应在64Cu活化核标定中贡献小于1%。目前神光Ⅲ主机装置直接驱动氘氚中子产额约8×1012。

在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5×103增加到2.2×105,中子产额增益达到44倍,实验证实了皮秒激光具有明显燃料加热效果。该实验为进一步开展快点火热斑形成效率和相关物理研究奠定了基础。

在神光Ⅲ主机装置上，利用已经建成的两个激光束组，开展了激光间接驱动内爆物理磨合实验，是神光Ⅲ主机装置首次出中子实验。实验采用1400 μm×2100 μm黑腔，500 μm的塑料靶丸充1 MPa的DD燃料，激光从黑腔两端55°注入。实验获得的最高中子产额为9.7×108。实验结果表明，实验黑腔的耦合效率约为50%；使用的黑腔偏长，靶丸被压缩为“薄饼形”；中子产额和激光能量正相关；中子发射峰值时刻主要依赖于烧蚀层厚度。

激光间接驱动惯性约束聚变利用辐射烧蚀驱动靶丸球形内爆, 在减速阶段将内爆动能转化成热斑内能, 同时压缩燃料, 达到点火条件, 实现聚变点火。根据目前认识, 影响内爆压缩过程的主要因素包括内爆对称性、燃料熵增因子、内爆速度和混合。内爆物理实验研究的目的是发展对上述影响因素的实验表征方法, 获取这些影响因素随靶设计参数的变化规律, 建立相应的实验调控能力, 最终达到不断提升内爆性能的目的。为此, 在内爆对称性方面, 开展了Bi球自发光实验, 用于研究点火脉冲前2 ns驱动不对称性; 在内爆速度方面, 开展了球面弯晶单能流线实验, 测量得到内爆速度和剩余质量随时间的变化; 在混合方面, 开展了内壳层示踪涂层内爆混合实验, 测量得到环形发光图像。为考察综合内爆性能, 在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上开展了DT内爆实验, 获得了中子产额随初始靶参数的变化规律。

在激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)领域中, 获得具有极高空间分辨率(优于5 μm)的X射线辐射图像, 是研究烧蚀不稳定性、内爆流线等关键物理过程的数据基础。基于掠入射反射式成像原理的Kirkpatrick-Baez(KB)显微成像系统作为一种具有高空间分辨率和集光效率的X射线显微诊断设备, 目前已成为国际ICF装置的X射线关键诊断设备。在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件上开展了KB诊断技术及设备的研究, 在KB系统的光学设计、光学元件和物镜与系统装调技术等方面取得了许多重要进展, 研制了大视场KB、多色KB等高分辨率X射线显微成像系统。这些系统已应用于我国的ICF内爆芯部发光和流线测量、流体不稳定增长测量等实验中, 为关键物理量的测量提供了高空间分辨率的清晰图像。