中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室，四川 绵阳 621900
短脉冲强激光驱动中子源具有微焦点、短脉宽、高注量率的特点，在创新研究和应用方面显示出独特潜力，得到了广泛关注。简要回顾了激光中子源的发展历史和现状，特别是超短脉冲激光驱动束靶中子源的最新研究进展。首先，介绍了激光中子源束流品质提升方面的研究工作。其中，产额提升是激光中子源研究以及实现相关应用的首要问题。当前的研究主要通过反应通道选择、离子加速优化等技术途径来实现激光中子源产额的提升。除了产额提升之外，人们还格外关注激光中子源的方向性提升，提出了削裂反应、逆反应动力学等新方案。其次，介绍了激光中子源参数的诊断方法与现状。通过对激光中子源能谱、角分布、脉宽和源尺寸等参数的精密表征，人们对激光中子源的特性有了更全面的了解，这有力支撑了其应用。最后，回顾了激光中子源目前已开展的应用演示实验。激光中子源适用于部分与传统中子源类似的应用场景，同时基于激光中子源超短脉冲、超高通量等新特性有望拓展出新的独特应用。
激光光学 激光离子加速 激光中子源 超短脉冲激光
1 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
激光冲击成形是利用激光冲击波和凹模的限制作用实现膜材微纳结构制备的有效方法, 近20年来得到学术界的广泛关注。目前广泛使用的激光冲击成形工艺中, 激光光斑跨越数个微结构特征并且所使用的激光重复频率小于1000 Hz, 这一方面使激光束所覆盖的各个结构受到的冲击波作用不均匀, 另一方面低重复频率激光限制了激光冲击成形速度。为此, 提出高脉冲重复频率小光斑激光扫描冲击渐进成形工艺用于微结构成形制造。采用脉冲重复频率为40 kHz、光斑直径为50 μm的高脉冲重复频率小光斑激光冲击成形宽度为200 μm、长度为6 mm的微槽结构, 分析成形微结构的高度和微结构的截面形状随激光扫描范围的波动情况。结果表明, 在激光扫描范围变动的情况下, 成形微结构的高度较为稳定; 在微结构的起始阶段和终止阶段, 成形微结构的高度具有一定的过渡范围, 终止阶段的过渡长度远大于起始阶段的过渡长度; 所成形的微结构截面能够采用圆弧进行拟合。
激光冲击成形 高脉冲重复频率 小光斑 稳定性 laser shock forming high repetition rate small spot stability
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621900
提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别，结合诊断系统排布，可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D2和3He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息，从而更加及时地指导实验的开展。
激光聚变 内爆 质子能谱 在线诊断 laser fusion implosion proton spectrum online diagnosis 强激光与粒子束
2022, 34(5): 052001
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094004
江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
传统的火焰检测方法大多基于火焰的物理信号手动设计火焰特征,根据其使用模式进行识别。这类方法容易被外部环境干扰,且手动设计的火焰特征泛化性不强,当火焰形态或场景变化剧烈时,会降低识别精度。针对这一问题,提出了一种基于区域全卷积网络(R-FCN)结合残差网络(ResNet)的深度学习方法对火焰进行检测。通过特征提取网络自动提取特征,利用R-FCN确定火焰位置,并使用ResNet对该位置的火焰进行二次分类,以进一步降低误报率。该方法实现了端到端自动获取火焰特征并进行相应检测的过程,省去了传统火焰特征提取的过程。本文方法在Bilkent大学的火焰视频数据集上平均识别精度达到98.25%。
图像处理 火焰检测 深度学习 区域全卷积网络 残差网络 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041011
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
在神光Ⅱ升级装置上开展了首轮激光加速质子对间接驱动快点火靶内爆过程的照相实验研究。通过激光与靶参数的优化, 获得了能量高于18 MeV的质子束。通过静态客体的照相, 获得了优于20 μm的高空间分辨网格图像, 为开展时间分辨的啁啾质子照相奠定了基础。开展了质子动态照相实验, 获得了内爆压缩晚期的质子照相图像。实验发现内爆区域质子照相图像存在大量排空现象。内爆压缩区域不足以阻挡如此大范围质子束, 证明了其中存在电磁场使得质子向外排开。动态照相的质子能量较低, 分析是ns激光打靶过程产生的X射线及等离子体对质子加速存在影响。后续实验中需要进一步优化靶的屏蔽设计。
激光加速 质子照相 间接驱动 内爆 电磁场 laser acceleration proton radiography indirect-driven implosion EM-field 强激光与粒子束
2017, 29(9): 092001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
在“星光Ⅲ”实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验, 使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号, 利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布, 通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型, 通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比, 结合标定的灵敏度数据, 获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱, 能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04×108 sr-1。
激光脉冲中子源 液体闪烁体探测器 飞行时间 发光响应 中子灵敏度 中子能谱 laser pulse neutron source liquid scintillator detector flight time emission response neutron sensitivity neutron spectrum 强激光与粒子束
2016, 28(12): 124005
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
激光驱动中子源由于中子通量高、短脉冲等特点受到广泛关注。通过辐射流体动力学、粒子动力学和蒙特卡罗三种数值模拟程序的组合使用,对超短强激光与铜靶作用产生光核中子进行了全物理过程模拟。首先使用辐射流体动力学程序获得激光预脉冲产生的预等离子体密度分布,然后将预等离子体输入粒子动力学程序获得超短强激光主脉冲产生的超热电子信息,最后将超热电子输入蒙特卡罗程序得到光核中子。模拟获得了光核中子的产额、能谱和角分布信息,发现采用强度1022 W/cm2激光、直径和厚度均为4 cm的Cu圆柱靶,可以获得产额为1.2×108/J的光核中子。
超短强激光 等离子体 中子源 光核反应 intense short-pulse laser plasma neutron source photonuclear reaction 强激光与粒子束
2016, 28(10): 102002
1 东南大学 信息科学与工程学 院毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 210096
2 电磁散射重点实验室, 上海 200438
提出了一种新颖的高选择性毫米波带通滤波器及其设计方法.在圆谐振腔的侧壁加入槽型微扰结构,通过调节微扰小槽的角度可以控制滤波器带外传输零点的位置,从而实现了带宽可调、高选择性的双模圆谐振腔带通滤波器.根据该滤波器结构、理论分析和仿真设计基础,研制了在V波段滤波器样品并进行了测试.实验结果与方正吻合得良好.与传统双模圆腔滤波器相比,所提出的滤波器不需要额外的调节结构,其设计方法简单,选择特性高,结构紧凑,具有一定的工程价值用于高性能平面化毫米波滤波器的设计.
圆腔 双模 滤波器 毫米波 传输零点 circular cavity dual-mode filter mm-wave transmission zero
