Author Affiliations
Abstract
1 Department of Plasma Physics and Fusion Engineering and CAS Key Laboratory of Geospace Environment, University of Science and Technology of China, Hefei, China
2 Department of Modern Mechanics, University of Science and Technology of China, Hefei, China
3 Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
Pulse shaping is a powerful tool for mitigating implosion instabilities in direct-drive inertial confinement fusion (ICF). However, the high-dimensional and nonlinear nature of implosions makes the pulse optimization quite challenging. In this research, we develop a machine-learning pulse shape designer to achieve high compression density and stable implosion. The facility-specific laser imprint pattern is considered in the optimization, which makes the pulse design more relevant. The designer is applied to the novel double-cone ignition scheme, and simulation shows that the optimized pulse increases the areal density expectation by 16% in one dimension, and the clean-fuel thickness by a factor of four in two dimensions. This pulse shape designer could be a useful tool for direct-drive ICF instability control.
double-cone ignition hydrodynamics instability machine-learning optimization pulse shape optimization High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(3): 03000e41
1 北京玻璃研究院有限公司, 北京 101111
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
Cs2LiYCl6∶Ce(CLYC)晶体是一种具有n/γ双探测能力的新型闪烁晶体。采用坩埚垂直下降法生长出富6Li的CLYC晶体毛坯, 经加工、封装得到50 mm×50 mm的CLYC闪烁晶体封装件, 其对137Cs 662 keV γ射线的能量分辨率为4.22%; 测量252Cf中子源的脉冲波形甄别(PSD)品质因子(FOM)为3.45。凭借其优异的性能, CLYC闪烁晶体有望在中子探测领域替代3He正比计数管, 并可作为n/γ双探测的优选材料, 应用于中子辐射探测器、放射性同位素识别仪、个人辐射剂量仪, 以及其他中子、伽马射线的探测。
闪烁晶体 中子/伽马甄别 中子辐射探测 坩埚下降法 脉冲波形甄别 能量分辨率 scintillation crystal Cs2LiYCl6∶Ce Cs2LiYCl6∶Ce n/γ discrimination neutron radiation detection Bridgman method pulse shape discrimination energy resolution
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了大口径级联空间滤波器中色差造成的离焦色散与传输时间延迟对超短脉冲波形与时间信噪比的影响。针对神光-5 PW高功率超短脉冲系统,通过数值模拟,定量分析了光束口径、色差等因素与近远场脉冲波形畸变和时间信噪比退化的关系。从脉冲波形和时间信噪比的角度,给出了大口径空间滤波器消色差后残余色差的容忍范围,为高功率超短脉冲系统中空间滤波器的设计与优化提供了理论依据。
激光光学 超快光学 空间滤波器 色差 脉冲波形 时间信噪比
1 上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
搭建了一台中等重复频率、高峰值功率的Nd∶YAG激光器。激光器主要包括三部分：单纵模全光纤种子源、LD抽运的Nd∶YAG再生放大器和氙灯抽运的Nd∶YAG功率放大器。该系统获得了平均功率为12 W、重复频率为10 Hz、单脉冲能量为1.2 J、脉冲宽度为3 ns的激光输出, 工作波长为1064 nm, 输出光束口径为10 mm, 95%的能量在600 μrad范围内, 近场光强近平顶分布, 近场光强调制度小于1.2, 时间波形近似方波, 能量稳定性均方根值小于1.4%。
激光器 高峰值功率 激光放大器 纳秒脉冲 可调脉冲波形
Author Affiliations
Abstract
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
The temporal shape of laser pulse is very important for most physical experiments at the SGII facility. For monochrome laser, a general approach is to calculate the injected pulse shape by using gain-fluence curve (GFC). But it doesn′t work well under the condition of high fluence or especially complex pulse shape. For different output fluences, a new hybrid algorithm, based on GFC and intelligent algorithm, is applied to solve the inversion problem of pulse shape at the SGII facility. The calculation accuracy is only decided by the number of sampling points in theory. Hybrid algorithm is proved to be robust, high precision and rapid convergent by numerical calculation.
激光光学 逆问题 脉冲波形 多程放大 频率变换 混合算法 laser optics inverse problem pulse shape multi-pass amplification frequency conversion hybrid algorithm Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2015, 13(1): 0414004
1 南京邮电大学 光电工程学院，江苏 南京 210003
2 中国移动通信集团山东有限公司，山东 泰安 271000
基于相位调制器(PM)级联高斯带通滤波器，提出了一种超宽带(UWB)多功能调制方案，可以实现通断键控(OOK)、脉冲极性调制(PBM)和脉冲形状调制(PSM)。该方案结构简单，只需单个光源，利用率较高，仅改变比特序列发生器(BSG)的编码就可实现三种UWB调制格式间的灵活切换；产生的三种信号只包含一个波长，在光纤中传输时无需复杂的非线性控制和色散管理。使用光通信软件Optisystem进行模拟，研究了光源功率、调制速率以及两支路PM和滤波器系统误差的影响，对OOK、PBM和PSM信号的传输性能进行了分析。结果表明，光源功率和调制速率在一定范围内变化时，可以获得性能最佳的UWB调制信号。
超宽带(UWB) 通断键控(OOK) 脉冲极性调制(PBM) 脉冲形状调制(PSM) 相位调制器(PM) ultra-wideband(UWB) on-off keying(OOK) pulse bi-polar modulation(PBM) pulse shape modulation(PSM) phase modulator(PM)
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
物理实验对神光II装置的输出脉冲波形有很高的精度要求。对于单色光，通常做法是利用增益通量曲线反演激光链路获得注入波形，该方法在求解高通量或复杂波形时的精度比较差，甚至对宽带脉冲失效。针对不同输出通量，提出了智能算法和增益通量曲线的分层使用策略并应用于神光II全链路的波形反演，混合算法的计算精度理论上取决于采样点数目。通过模拟仿真验证了混合算法具有稳定性好、精度高和收敛快的特点。
激光光学 逆问题 脉冲波形 多程放大 频率变换 混合算法
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了探索氟化氘(DF)激光器级联效应及工作气体参数对激光光谱的影响，对自引发放电非链式脉冲DF 激光器进行了光谱特性测试。采用DF激光谱线分析仪和HgCdTe光电探测器测试了P3(7) →P2(8) →P1(9)光谱脉冲波形，发现P1(9)支谱线率先实现振荡输出，脉冲前沿延迟80~100 ns后P2(8)、P3(7) 两条谱线依次输出。在不同工作气体配比及总气压条件下测试了DF 激光输出谱线条数及各谱线间相对能量，在3.5~4.2 μm 光谱范围内测得了22 条激光跃迁谱线，且总气压为8.1 kPa，工作气体(SF6和D2)气压配比为6:1时，具有量子级联效应的P3(8) →P2(9) →P1(10)光谱串能量占总输出能量的25.9%。结果表明，多谱线DF 激光器能级间存在量子级联效应，通过优化工作气体参数可有效提升级联谱线输出时增益提取效率。
激光器 非链式氟化氘激光器 辐射光谱 脉冲波形 级联效应
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
利用双温方程对激光烧蚀Si靶的过程进行了数值模拟, 并结合合适的初始条件和边界条件, 研究了在飞秒、皮秒激光作用下, 脉冲波形(矩形、梯形、三角形和高斯形)对Si靶表面载流子和晶格温度分布的影响。结果表明：激光功率密度是影响载流子温升的主要因素, 矩形脉冲激光烧蚀Si靶表面载流子的峰值温度最高, 而高斯分布的脉冲引起靶面载流子峰值温度最低。可见, 激光脉冲波形对Si靶表面载流子的温度分布具有重要影响。所得结果可为制备高质量的薄膜提供理论依据。
激光烧蚀 双温方程 脉冲波形 载流子 耦合时间 laser ablation two-temperature equation pulse shape carrier coupling time
中国工程物理研究院激光聚变研究中心，绵阳 621900
为了满足大型激光系统对紫外激光脉冲时间波形测量要求，采用紫外单模光纤进行传输取样的方法，理论分析了紫外脉冲在光纤中的线性传输特性，对影响脉冲波形测量的因素进行系统评价；并测试了紫外激光脉冲经过单模纯石英光纤传输后的脉冲波形。结果表明，对于纳秒、亚纳秒量级的紫外激光脉冲，单模紫外光纤是一种较好的传输介质；考虑到光纤损耗及探测器灵敏度限制，紫外光纤不宜作长距离传输。研究结果对高功率激光装置紫外光脉冲时间波形测量提供了理论和实验依据。
光纤光学 紫外脉冲 线性传输 脉冲波形 fiber optics ultraviolet pulse linear propagation pulse shape
