平面激光诱导荧光是基于片状激光光束, 激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光, 通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述, 对比了脉冲串激光不同产生方式的特点, 阐述了发展状况, 并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。

通过分析激光聚变中近背向散射光的收集方式, 提出了采用金属环形椭球镜有效收集神光-Ⅲ主机装置的近背向散射光并测量其能量份额的方法。给出了椭球镜参数的设计方法。大口径椭球镜采用4块拼接形式, 便于进入入口为φ1.0 m的靶室; 镜体采用超硬铝材、三角形减重槽设计, 实现了高稳定性、轻量化。介绍了光学系统总体结构, 并对其集光效果进行了模拟评价。分析了镜体设计中的关键问题, 并提出采用点激光器阵列进行中间过程面形监测的方法, 避免了工序反复。分析了系统杂散光来源, 采取了物理隔离、光学吸收和滤光片过滤等措施降低杂散光干扰。研制的环形椭球镜外径为1 200 mm, 内径为400 mm, 最大离轴量为1 411 mm, 最大厚度为67 mm, 重量约为48 kg; 对5 mm的物方视场, 像点光斑大小约为φ1.2 mm。实验显示该近背向散射诊断系统可满足神光-Ⅲ主机背向散射诊断的需求。

为了解决相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中, 对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题, 通过分析非线性迭代算法, 采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点, 采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响, 发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000 K时的标准理论CARS光谱, 设置偏离较大的初始值, 采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后, 温度拟合为2 005.6 K, 残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱, 阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大, 并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛, 可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。

介绍了研制的小型脉冲高温超音速流场模拟装置。利用OH分子示踪速度测量技术,对实验室建立的小型脉冲高温超音速流场模拟装置产生的喷流速度分布进行了诊断。通过改变测量对应于喷流的空间位置光路调节,改变193 nm激光线相对于喷流的空间位置,分别得到了喷流不同区域的OH分子示踪速度图像,根据图像计算了测量位置喷流沿轴线方向的速度分量的分布情况。结果显示:喷流在压缩区的速度比在膨胀区低得多;在压缩初期区域喷流中心部分速度明显高于两侧部分,而在二次膨胀区域喷流中心部分速度低于两侧部分。

It is important in fast ignition (FI) to drill a channel in the coronal plasma by a long intense pulse firstly, since we expect the following ultra-intense pulse will reach more easily the dense core to obtain the fuel burning. An experimental design to study the plasma channeling was presented at two beams laser sub-picosecond (SPS) Facility of National Laboratory of High Power Laser and Physics. One beam with 1.053 μm and 350 ps full width at half maximum (FWHM) was used to form the pre-plasma. And then, a most part of another one with the same wavelength and 1 ps FWHM was focused on the plasma for channeling. The rest part of the 1 ps laser beam, frequency quadrupled to λ=0.263 μm, was as a probe used in Normaski polarization interferometry to diagnosis the electron density distribution of the channel.

利用一束激光产生等离子体通道，进而使点火激光能顺利到达高密度区是快点火理论中实现点火的一个重要过程。提出了一种利用神光Ⅱ的二路装置产生通道的设计。该设计将其中一路长脉冲激光(350 ps，1.053 μm)辐照靶箔产生等离子体，用另一路短脉冲激光(1 ps，1.053 μm)在上述预等离子体中打通道，并将后者的一部分激光经分离和四倍频(0.263 μm)后作探针光，采用Normaski型偏振干涉系统对通道等离子体电子密度分布进行干涉诊断测量的实验研究设计。