1 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
2 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工学院，北京 100871
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所，上海 201800
5 中国矿业大学（北京），北京 100083
6 中国海洋大学 数学科学学院，山东 青岛 266100
7 安徽大学 物理与材料科学学院，合肥 230039
激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题，因而受到国际社会的普遍重视，一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍（属于内禀困难）是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制，对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科，同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题，高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外，流体力学不稳定性及其引起的湍流混合，还是天体物理现象（如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸）中的重要过程，涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展，梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性，在大量分解和综合物理研究基础上，凝练出了目前制约美国国家点火装置（NIF）内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来，总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后，展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制，以及聚变靶物理研究与设计，注重理论探索和实验研究相结合，近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果，有力地推动了该研究方向在国内的发展。
激光聚变 惯性约束聚变 流体力学不稳定性 高能量密度物理 非线性流动 辐射流体力学 内爆物理 laser fusion inertial confinement fusion hydrodynamic instability high-energy-density physics nonlinear flow radiation hydrodynamics implosion physics 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012001
Author Affiliations
Abstract
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
To probe the electron density distribution of the plasma,double-frequency grating shearing interferometry based on the soft X-ray laser technology is developed.The 13.9 nm Ni-like Ag soft X-ray laser is used as a probe to make attempt on the diagnosis of laser produced plasma from a planar gold wafer target.Clear interference fringes image is achieved,which fully demonstrates the practicability of this technology.However,there are some problems such as the unclear target surface in the image.Analysis indicates the main reasons of these problems and a reasonable solution is proposed to improve this technology.
等离子体诊断 干涉技术 软X射线激光 diagnoses of plasma interference technique soft X-ray laser Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2015, 13(1): 062003
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
针对高温稠密激光等离子体临界密度附近电子密度的诊断需求,发展了基于软X射线激光的软X射线双频光栅干涉诊断技术.利用波长13.9 nm的类镍银软X射线激光作为探针,掠入射式的双频光栅作为分光干涉元件,对激光辐照金平面靶产生的等离子体进行诊断尝试.实验获得了清晰的干涉条纹图像,充分表明该技术的实用性.但结果中存在靶面不清晰等问题,为此,提出了初步的解决方案.
等离子体诊断 干涉技术 软X射线激光 diagnoses of plasma interference technique soft X-ray laser 强激光与粒子束
2015, 27(6): 062003
Author Affiliations
Abstract
1 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国科学技术大学, 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
The diagnoses of laser-produced plasma electron density have important significance for inertial confinement fusion, plasma physics, high energy density physics and other relevant fields, especially for measuring electron density distribution information of medium and high-Z material plasma near the critical density surface. With 13.9 nm Ni-like Ag X-ray laser serving as a probe, using double frequency grating shearing interference technique, the electron density distribution of plasma produced by laser irradiating a gold planar target is measured. Clear interference fringe image is obtained. Preliminary deduction of the fringe shows that the maximum density measured is about 1.4 times the critical density. It is found that there are some discrepancies between experimental results and simulation results, which provides a useful reference to the further optimization of the simulation program. The experimental results fully demonstrate that the soft X-ray double frequency grating shearing interference technique is practical to diagnose near-critical-density plasma of medium and high-Z materials, which will have a good application value.
等离子体诊断 软X 射线激光 双频光栅干涉技术 diagnoses of plasma soft X-ray laser double frequency grating interference technique Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2014, 12(1): 125210
Author Affiliations
Abstract
1 上海激光等离子体研究所，上海201800
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京100088
The supersonic jets and the interaction of strong shock waves are ubiquitous features of the nonlinear hydrodynamics of inertial-confinement fusion, astrophysic, and related fields of high energy-density science, so very important value have their studies in laboratory. A laboratories experimental study on jets is reported. The plasma jets were created by an ns laser pulse irradiating a special circular hole target, and the shadow of jets were recorded by using an X-ray laser probe with wavelength of 13.9 nm. Legible shadow images of plasma jets were obtained. The experimental results and theoretical simulation were in qualitative agreement.
射流 X射线激光 等离子体诊断 jet X-ray laser plasma diagnosis Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2008, 6(1): 211
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,北京,100088
类氖离子的X光激光理论研究可以为类镍X光激光提供有益启示.设计了一系列瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6 nm X光激光的实验,采用2ω1ω泵浦方式,即预脉冲采用倍频钕玻璃激光,主脉冲采用基频,用新开发的瞬态电子碰撞激发类氖锗的系列程序进行了模拟,并与1ω1ω驱动的情况进行了比较.模拟表明,2ω1ω泵浦方案使类氖锗19.6 nm X光激光的小信号增益系数增大为1ω1ω方案的1.6倍,增益区也转移到了更高的电子密度区,是获得更短波长X光激光的一种有效方法.
瞬态电子碰撞激发 X光激光 类氖锗 2ω1ω泵浦方案 Transient collisional excitation X-ray laser Ne-like Ge 2ω1ω pumping scheme
1 中国工程物理研究院
2 研究生部 北京,100088
3 北京应用物理与计算数学研究所 北京,100088
瞬态电子碰撞激发产生X光激光的机制可以极大减少X光激光的泵浦能量.模拟了脉宽为1 ps,波长1.053 μm的钕玻璃激光驱动的类氖锗X光激光.模拟表明,在临界面附近可以产生高达60 cm-1的增益,还计算了X光激光在等离子体中的传播,计算表明X光激光在等离子体中的折射效应仍然是影响X光激光输出强度及分布的重要因素.
瞬态电子碰撞激发 增益 折射 X光激光 Transient collisional excitation Gain Refraction X-ray Laser
