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强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

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物理学报 2024年第5期73卷 228-236页

作者：刘庆康张旭蔡洪波张恩浩高妍琦朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京计算科学研究中心北京100088 上海激光等离子体研究所上海201899

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一... 详细信息

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10^(15)W/cm^(2),带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级,20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.

关键词：惯性约束聚变动理学效应宽带激光受激拉曼散射

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宽带激光辐照平面薄膜靶的近前向散射研究

物理学报 2024年

作者：龙欣宇王佩佩安红海熊俊谢志勇方智恒孙今人王琛中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容，宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力。宽带二倍频激光装置—“昆吾”，为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台。针对大尺... 详细信息

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容，宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力。宽带二倍频激光装置—“昆吾”，为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台。针对大尺度低密度等离子体的LPI过程中强烈的受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)信号，开展了相同条件下宽带和窄带激光驱动C8H8平面薄膜靶的透过激光、前向散射和大角度近前向散射的实验研究。主要针对宽带和窄带激光前向透过信号的组分和近前向散射的光谱及份额信息进行对比研究，发现宽带和窄带激光驱动的LPI过程具有显著差异。同时，初步结果显示宽带激光相比于窄带激光体现出更强的穿透能力，烧蚀靶并穿过等离子体的时间提前了近1ns，透过能量提升了近10倍，穿透等离子体后有更小的空间发散角。这些结果对于更好地理解宽带激光对于LPI的作用效果具有很好的参考价值。

关键词：激光等离子体相互作用(LPI) 宽带激光受激布里渊散射(SBS) 受激拉曼散射(SRS)

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基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术

光学学报 2023年第5期43卷 166-173页

作者：吴世江熊皓张寅瑞钟哲强张彬四川大学电子信息学院四川成都610065

针对高功率激光装置对靶面辐照均匀性的需求,提出了一种基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术。激光集束采用宽带激光,利用连续相位板对焦斑包络进行控制,并结合共轭螺旋相位板使得集束中各子束在焦平面处拍频产生旋转周期不同、位置各异... 详细信息

针对高功率激光装置对靶面辐照均匀性的需求,提出了一种基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术。激光集束采用宽带激光,利用连续相位板对焦斑包络进行控制,并结合共轭螺旋相位板使得集束中各子束在焦平面处拍频产生旋转周期不同、位置各异的快速运动散斑。合理选择宽带光参数可使得散斑的旋转周期在皮秒至亚皮秒量级,从而达到瞬时匀滑焦斑的目的。通过建立基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术物理模型,模拟分析了关键参数包括激光带宽和谱线类型对焦斑束匀滑特性的影响和规律,并与双频单色激光拍频技术作了比较分析。研究结果表明,通过合理选取光源谱线类型或增大激光带宽,所提技术可在降低系统要求的基础上增强对激光等离子体不稳定性的抑制,使焦斑实现瞬时匀滑并获得较好的均匀性。

关键词：激光光学惯性约束聚变束匀滑宽带激光激光等离子体不稳定性

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制研究

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物理学报 2023年

作者：刘庆康张旭蔡洪波张恩浩高妍琦朱少平北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院北京计算科学研究中心上海激光等离子体研究所

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一。宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段，近年来受到广泛关注。然而，宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发，使抑制效果不及预期。本文... 详细信息

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一。宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段，近年来受到广泛关注。然而，宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发，使抑制效果不及预期。本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型。通过选择适当的强度调制包络，能够打断背散光在强脉冲中的放大过程，降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的几率，并大幅减少背散光份额和热电子产额。数值模拟表明，强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力。对于平均功率为1.0×1015W/cm2，带宽为0.6%的二倍频宽带激光，使用强度调制技术后，反射率下降了一个数量级，20keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%。上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性，并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考。

关键词：惯性约束聚变动理学效应宽带激光受激拉曼散射

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基于混合加宽的宽带激光脉冲放大的物理模型

物理学报 2007年第11期56卷 6749-6753页

作者：刘兰琴粟敬钦罗斌王文义景峰魏晓峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 西南交通大学计算机与通信工程学院成都610031

建立了宽带激光脉冲放大的物理模型.模型引入交叉弛豫时间表征不同频率响应下反转粒子与激光作用后重新形成分布的快慢,模型考虑的整体非均匀加宽、局部均匀加宽的混合加宽机理弥补了现有放大模型仅考虑均匀加宽的不足.基于此物理模型,... 详细信息

建立了宽带激光脉冲放大的物理模型.模型引入交叉弛豫时间表征不同频率响应下反转粒子与激光作用后重新形成分布的快慢,模型考虑的整体非均匀加宽、局部均匀加宽的混合加宽机理弥补了现有放大模型仅考虑均匀加宽的不足.基于此物理模型,开发了宽带激光传输放大的模拟设计软件CPAP,并讨论了在一定条件下此宽带模型可回归到窄带模型.

关键词：物理模型宽带激光放大混合加宽

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高功率激光系统nm宽带激光脉冲传输特性

强激光与粒子束 2012年第7期24卷 1718-1722页

作者：刘兰琴张颖王文义黄晚晴莫磊郭丹景峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

对高功率激光系统采用宽带激光消除菲涅耳衍射问题进行了研究,指出只有数百nm的宽带啁啾光脉冲才对近场衍射有一定的平滑作用,数nm的宽带啁啾光脉冲对近场衍射几乎没有平滑作用;同时,还对宽带啁啾光的B积分表征方式和最快增长频率问题... 详细信息

对高功率激光系统采用宽带激光消除菲涅耳衍射问题进行了研究,指出只有数百nm的宽带啁啾光脉冲才对近场衍射有一定的平滑作用,数nm的宽带啁啾光脉冲对近场衍射几乎没有平滑作用;同时,还对宽带啁啾光的B积分表征方式和最快增长频率问题进行了研究,并与原型装置上开展的窄带脉冲、宽带啁啾堆积脉冲的非线性实验结果进行了对比研究,指出以最大B积分或加权B积分反映非线性自聚焦更为准确。研究还表明,在数nm,ns情况下最快增长频率与窄带激光脉冲的差别不大。

关键词：宽带激光啁啾脉冲传输特性菲涅耳衍射

啁啾脉冲堆积宽带激光非线性传输时域调制特性

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强激光与粒子束 2010年第8期22卷 1823-1828页

作者：王友文陈列尊章礼富邓剑钦张进文双春傅喜泉范滇元湖南大学物理与微电子科学学院长沙410082 湖南大学计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室长沙410082 衡阳师范学院物理与电子信息科学系湖南衡阳421008

为避免时域调制增长形成的高强度时间尖峰对光学元件的损坏,数值研究了啁啾堆积脉冲宽带激光非线性传输的时域调制增长规律。结果表明:对于正常色散介质,子脉冲间干涉引入的时间调制与外加调制随着传输距离的增加,不断振荡减弱;相反,对... 详细信息

为避免时域调制增长形成的高强度时间尖峰对光学元件的损坏,数值研究了啁啾堆积脉冲宽带激光非线性传输的时域调制增长规律。结果表明:对于正常色散介质,子脉冲间干涉引入的时间调制与外加调制随着传输距离的增加,不断振荡减弱;相反,对于反常色散介质,无外加时间噪声时,堆积子脉冲间的相互干涉引入的时间调制有微弱增长,但当传输距离进一步增加时,子脉冲间干涉引入的调制可以获得快速增长;而当外加非线性最快增长时间调制时,时间调制发生迅速增长,具有破坏威胁的时间尖峰易于形成。

关键词：啁啾脉冲宽带激光非线性传输时域调制

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基于混频效应的宽带激光谐波转换理论

物理学报 2001年第6期50卷 1092-1096页

作者：王杰姚建铨于意仲王鹏张帆王涛天津大学精仪学院激光与光电子研究所

提出了一种新的宽带激光谐波转换理论 ,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论 ,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况 ,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程 .在合理设计下 ,不同波长之间的和频效应... 详细信息

提出了一种新的宽带激光谐波转换理论 ,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论 ,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况 ,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程 .在合理设计下 ,不同波长之间的和频效应可以在整个谐波转换中占主导地位 ,突破了传统允许波长的限制 ,这种理论和方法不仅适合二倍频。

关键词：宽带激光谐波转换混频光谱分布光功率密度非线性光学高效率倍频混频效应

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啁啾脉冲堆积宽带激光的三次谐波产生

强激光与粒子束 2008年第2期20卷 207-211页

作者：曾曙光李琨张彬四川大学电子信息学院成都610064

针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布。采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带... 详细信息

针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布。采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带宽、以及晶体厚度等因素的变化,并与时间相位调制的宽带激光三倍频的相应结果进行了比较。研究结果表明,采用晶体级联方式可以大幅度提高宽带三倍频转换效率,并且啁啾脉冲堆积宽带激光的三倍频转换效率的提高比时间相位调制宽带激光更为明显。

关键词：啁啾脉冲堆积宽带激光三倍频时间相位调制晶体级联