激光是受激輻射放大光,其方向性好、單色性好、相干性高,且能量在空間高度集中。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展,激光器成為繼加速器和反應(yīng)堆之后研究核科學(xué)的一種新手段。本文回顧了中國(guó)原子能科學(xué)研究院激光技術(shù)及其應(yīng)用研究的發(fā)展歷程,總結(jié)了準(zhǔn)分子激光技術(shù)、沖擊波物理、超快超強(qiáng)激光技術(shù)、強(qiáng)場(chǎng)激光、激光核物理和光譜技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和最新進(jìn)展,并展望了"超級(jí)天光"綜合激光裝置、基于大型激光裝置的物理工作和中小型特色激光器在核科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(S1)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：18 頁(yè)

【部分圖文】：

“天光一號(hào)”裝置光源光斑光強(qiáng)分布(a)、

高壓狀態(tài)方程是評(píng)價(jià)極端條件下材料性能的重要參數(shù)之一,通過(guò)測(cè)量靶樣品內(nèi)部的沖擊波速度、粒子速度,結(jié)合沖擊波雨貢紐方程可獲得靶材的壓力、密度、溫度等物性參數(shù)。為滿足慣性約束聚變、地球物理等方面的需求,國(guó)內(nèi)外在液氘、碳?xì)洳牧�、鐵、硅酸鹽等材料狀態(tài)方程測(cè)量方面做了大量工作[53-56]�；凇疤旃庖惶�(hào)”裝置,通過(guò)輻照平面型、臺(tái)階型等不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的鋁、鐵樣品材料,研究測(cè)量了其100 GPa壓力下的狀態(tài)方程數(shù)據(jù)(沖擊波速度與粒子速度的關(guān)系),如圖2所示,鋁材料內(nèi)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊波速度達(dá)9 km/s,粒子速度達(dá)3.9 km/s,對(duì)應(yīng)的壓力可達(dá)95 GPa,密度被壓縮至4.8 g/cm3;鐵作為地核內(nèi)部主要成分,密度相對(duì)較高,高壓特性更復(fù)雜,“天光一號(hào)”驅(qū)動(dòng)可在鐵內(nèi)產(chǎn)生36 GPa的壓力,沖擊波速度達(dá)5.2 km/s,并被壓縮到9.4 g/cm3。2) 高速飛片發(fā)射

在超快超強(qiáng)激光領(lǐng)域,除目前基于Ti:Sapphire的激光器外,半導(dǎo)體激光器的發(fā)展也對(duì)超快脈沖激光的進(jìn)步起巨大的推動(dòng)作用,特別是基于Yb摻雜晶體的超快脈沖激光器逐漸向全固化、高重復(fù)頻率、高功率、小型化方向發(fā)展。未來(lái)的第3代超快超強(qiáng)激光器[64]的主要方向是基于Yb超快超強(qiáng)激光器作為泵浦源,通過(guò)OPCPA產(chǎn)生高重復(fù)頻率的超快超強(qiáng)激光。在眾多摻Y(jié)b3+晶體中,Yb:KGW和Yb:CGA具有優(yōu)異的光學(xué)、熱力學(xué)等綜合性能,是目前發(fā)展較成熟的兩種激光增益介質(zhì),為實(shí)現(xiàn)高功率的超快脈沖激光提供了強(qiáng)有力的支持�；赮b:KGW晶體,在22 W的泵浦光功率條件下,獲得的鎖模激光最高平均功率為4.05 W,轉(zhuǎn)換效率為18.4%,單脈沖能量為53 nJ,峰值功率高達(dá)0.72 MW,此時(shí)對(duì)應(yīng)的激光脈沖寬度為73 fs,中心波長(zhǎng)為1 045 nm,重復(fù)頻率為75.5 MHz。在高功率運(yùn)轉(zhuǎn)條件下,光束質(zhì)量因子M2均小于1.2,功率抖動(dòng)RMS小于1%。同時(shí)開展了高功率被動(dòng)鎖模Yb:CGA飛秒振蕩器的研究,獲得了平均功率4.5 W、單脈沖能量56 nJ、脈沖寬度93 fs的高功率鎖模飛秒激光輸出,如圖6所示[65-66]。圖5 各級(jí)放大系統(tǒng)的輸出光譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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