Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Laser Plasma, China Academy of Engineering Physics, Shanghai 201899, China
2 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
3 School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Road, Shanghai 200240, China
The use of low-coherence light is expected to be one of the effective ways to suppress or even eliminate the laser–plasma instabilities that arise in attempts to achieve inertial confinement fusion. In this paper, a review of low-coherence high-power laser drivers and related key techniques is first presented. Work at typical low-coherence laser facilities, including Gekko XII, PHEBUS, Pharos III, and Kanal-2 is described. The many key techniques that are used in the research and development of low-coherence laser drivers are described and analyzed, including low-coherence source generation, amplification, harmonic conversion, and beam smoothing of low-coherence light. Then, recent progress achieved by our group in research on a broadband low-coherence laser driver is presented. During the development of our low-coherence high-power laser facility, we have proposed and implemented many key techniques for working with low-coherence light, including source generation, efficient amplification and propagation, harmonic conversion, beam smoothing, and precise beam control. Based on a series of technological breakthroughs, a kilojoule low-coherence laser driver named Kunwu with a coherence time of only 300 fs has been built, and the first round of physical experiments has been completed. This high-power laser facility provides not only a demonstration and verification platform for key techniques and system integration of a low-coherence laser driver, but also a new type of experimental platform for research into, for example, high-energy-density physics and, in particular, laser–plasma interactions.
Matter and Radiation at Extremes
2020, 5(6): 065201
Zhiyu He 1Guo Jia 1,†Fan Zhang 1Xiuguang Huang 1,2[ ... ]Sizu Fu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Laser Plasma, CAEP, Shanghai 201800, China
2 IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China
Although the streaked optical pyrometer (SOP) system has been widely adopted in shock temperature measurements, its reliability has always been of concern. Here, two calibrated Planckian radiators with different color temperatures were used to calibrate and verify the SOP system by comparing the two calibration standards using both multi-channel and single-channel methods. A high-color-temperature standard lamp and a multi-channel filter were specifically designed for the measurement system. To verify the reliability of the SOP system, the relative deviation between the measured data and the standard value of less than 5% was calibrated out, which demonstrates the reliability of the SOP system. Furthermore, a method to analyze the uncertainty and sensitivity of the SOP system is proposed. A series of laser-induced shock experiments were conducted at the ‘Shenguang-II’ laser facility to verify the reliability of the SOP system for temperature measurements at tens of thousands of kelvin. The measured temperature of the quartz in our experiments agreed fairly well with previous works, which serves as evidence for the reliability of the SOP system.
laser-induced shock waves shock temperature measurement streaked optical pyrometer 
High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(3): 03000e49
作者单位
摘要
中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。
激光器 双层靶 γ辐射; 能谱 剂量 角分布 
中国激光
2019, 46(8): 0801007
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
3 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
在神光Ⅱ装置上开展了辐射驱动RT不稳定性的一系列实验, 获得了不同初始扰动幅度、不同扰动波长、不同材料样品等条件下辐射烧蚀RT不稳定性增长的高时空分辨背光图像, 特别是在大初始扰动幅度样品实验中获得了扰动增长的清晰图像, 观察到了扰动增长从线性区到非线性区的过渡过程, 二次和三次谐波的产生和发展清楚可见。充实了数值模拟程序考核的实验数据库, 对间接驱动ICF点火靶设计和研究具有重要作用。
惯性约束聚变 激光间接驱动 内爆 RT不稳定性 辐射驱动 inertial confinement fusion laser indirect-driven implosion Rayleigh-Taylor instability radiation-driven 
强激光与粒子束
2015, 27(3): 032016
作者单位
摘要
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
3 北京大学 应用物理与技术研究中心, 高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室, 北京 100871
4 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
在神光Ⅱ激光装置上开展了一系列辐射烧蚀Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性实验。平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流, 且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响。 实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT 明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像。 通过提高空间分辨率, 实验获得了二次和三次谐波的增长数据, 模拟结果与实验结果相符合。 神光Ⅱ 激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算。
惯性约束聚变 流体力学不稳定性 瑞利-泰勒不稳定性 inertial confinement fusion hydrodynamic instabilities Rayleigh-Taylor instability 
强激光与粒子束
2015, 27(3): 032009
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
介绍了辐射流体力学程序LARED集成程序的物理背景、模型方程、数值方法和数值算例。该程序主要应用于激光间接驱动惯性约束聚变的二维整体模拟, 兼顾激光直接驱动、辐射驱动靶丸内爆过程和流体不稳定性等物理过程的数值模拟。通过与实验数据、一维辐射流体力学程序进行比对, 验证了程序的可靠性。该程序实现了多群输运建模下NIF点火靶的全过程数值模拟, 并已应用于惯性约束聚变的物理研究。
激光惯性约束聚变 LARED集成程序 黑腔 内爆 点火靶 inertial confined fusion LARED-Integration code hohlraum implosion ignition target 
强激光与粒子束
2015, 27(3): 032007
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
双壳层靶中, 由于燃料被高Z壳层包裹, 其点火方式要求燃料整体点火, 不同于单壳层中心热斑点火。结合点火条件和对于其中物理过程的认识, 设计了间接驱动的冷冻双壳层点火靶。利用冷冻的氘氚(DT)燃料, 可适当提高双壳层靶的燃料装量, 获得和NIF装置条件下中心热斑点火靶相当的放能。间接驱动下, X射线烧蚀并驱动外壳层碰撞内壳层, 把能量传递给内壳层, 进而压缩和点燃冷冻的DT燃料。壳层碰撞过程是能量传递的关键, 通过调整内外壳层的质量比, 提高了碰撞效率, 相应地降低了靶丸点火的能量需求。一维数值模拟分析了该点火靶的内爆过程及定性分析了其中的流体力学不稳定性。同时, 也指出了泡沫中形成的辐射冲击波对内壳层的预热效应, 即辐射冲击波的致稳效应, 能够很好地抑制内壳层外界面处的不稳定性发展, 进而会减弱高Z内壳层和燃料的混合。
体点火 壳层碰撞 流体力学不稳定性 辐射冲击波 volume ignition shell collision hydrodynamic instabilities radiative shock 
强激光与粒子束
2015, 27(3): 032006
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
3 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
通过对冲击波点火内爆过程的数值模拟分析点火热斑压缩及形成机制。分析了传统中心点火的内爆过程, 热斑主要经历冲击波压缩和惯性压缩过程, 点火主要通过惯性压缩来实现。并仔细分析了冲击波点火的内爆压缩过程, 从内爆角度来看冲击波点火并不是压缩和点火分开的两步过程, 点火冲击波实际参与压缩过程, 点火冲击波对热斑的直接影响很有限, 热斑仍然主要通过壳层的惯性压缩实现点火。利用惯性压缩的定标关系及冲击波碰撞对壳层影响规律分析了热斑增压的物理机制, 冲击波点火是通过点火冲击波与回冲击波的碰撞来提高壳层的密度, 从而实现热斑压力的提升。
激光惯性约束聚变 冲击波点火 内爆 热斑形成 inertial confinement fusion shock ignition implosion forming of hot spot 
强激光与粒子束
2015, 27(3): 032005
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
采用2维三温非平衡辐射流体力学程序LARED-H数值模拟辐射驱动内爆过程。针对2维三温能量方程九点差分格式离散后的线性方程组, 采用了高效的Krysolv子空间迭代解法,改进了代数解法器。将1维间接驱动内爆总体程序CFJ与LARED-H程序的计算结果进行比对, 验证了LARED-H程序数值模拟1维内爆问题的正确性。并数值模拟了不同腔长辐射温度源驱动下的2维靶球运动, 数值结果显示: 随着腔长的增加, 高压缩内爆燃料区分别被压缩成香肠形、球形和铁饼形, 数值模拟结果与神光Ⅱ的实验结果定性上相同。
LARED-H程序 辐射驱动 高压缩内爆 Krysolv子空间迭代 LARED-H code radiation driving high-compressibility implosion Krylov iterative method 
强激光与粒子束
2010, 22(10): 2340

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