【摘要】：在慣性約束聚變激光裝置中,諧波轉換系統(tǒng)的各項性能會對打靶激光產(chǎn)生十分重要的影響。為提高靶面照射的均勻性、緩解受激拉曼散射和受激布里淵散射,高效寬帶光的諧波轉換具有十分重要意義。本論文系統(tǒng)的分析了寬帶倍頻的矛盾點,以實現(xiàn)高效(轉換效率60%)寬帶(帶寬約30nm)倍頻為目的,提出了一種新型的空間啁啾脈沖,并以此為基礎分析了其應用于高效寬帶倍頻過程中的可行性,并進一步分析其性能。以數(shù)值模擬為主要手段,細致深入地探討了轉換效率和轉換帶寬之間的矛盾點,分析了空間啁啾倍頻方案的可行性,得到了良好的輸出結果。論文的主要工作包括:1.建立了空間啁啾倍頻方案的基本系統(tǒng)結構和理論基礎,并依據(jù)此理論建立了該方案的理論模型。在傳統(tǒng)倍頻方案中,帶寬與效率是一對矛盾,難以同時滿足,通過將基頻光展寬為空間啁啾光,可以在局部空間位置上得到窄帶光,從而在寬帶基頻光的基礎上得到較高的轉換效率。2.提出了基于傅氏變換的空間啁啾倍頻方案,給出了基本的系統(tǒng)結構,并分析其原理,并且以此為依據(jù)建立了數(shù)學物理模型。同時為解決邊緣頻率成分的位相失配,提出了拼接晶體的方式,擴大位相匹配范圍。在進一步的研究中,具體分析了晶體拼接誤差對輸出結果的影響,由于倍頻過程發(fā)生在頻域,能大幅減少拼接誤差的影響。3.結合工程應用所需,提出了近場空間啁啾匹配方案,通過調(diào)節(jié)展寬器的各項參數(shù),可以有效調(diào)節(jié)展寬后的空間啁啾光的各項參數(shù)。同時通過自適應光學和波前控制等方式,可以進一步擴大匹配范圍,避免邊緣頻率的位相失配。
【圖文】：

領域的重大研究方向，受控核聚變反應一直是世界各國用于解決能源短缺問題的重徑之一。逡逑自Ｉ９６０年世界上第一臺激光器問世以來，經(jīng)過５０多年的發(fā)展，目前已經(jīng)可以在室的環(huán)境中實現(xiàn)峰值功率大于１拍瓦（ＰＷ，１０１５Ｗ）、脈沖寬度為飛秒（ｆｓ，邋１０＿ｌ５ｓ）逡逑級的超短超強激光脈沖［１＿３］。超強激光的問世給我們提供了一個實現(xiàn)點火目標的新。受控核聚變的實現(xiàn)，需要滿足兩個基本的前提條件［４］：邋１．加熱燃料，使其達到足以核反應的溫度；２．在反應過程中不斷對高溫高密度的等離子體施以足夠的壓力，使持在反應所需的空間內(nèi)。］９６４年，我國王淦昌院士與俄羅斯巴索夫院士提出了基于照射氘、氚產(chǎn)生中子，進而實現(xiàn)核聚變的新型聚變方式［５，６］。不久之后，該理論在實得到了驗證［７］，開創(chuàng)了激光慣性約束核聚變反應這一全新的道路。逡逑激光慣性約束聚變利用ＩＣＦ激光驅(qū)動裝置所產(chǎn)生的高功率激光束直接或間接地在靶丸上，在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生高溫高密度的極端條件，使靶丸內(nèi)的聚變材料達到條件，產(chǎn)生聚變反應［８＿１１］。目前較為成熟的聚變反應物理模型分為中心點火和快點種［１１］。逡逑

逡逑中心點火模型的基本原理圖如圖１．１所示［５］，可分為四個階段來描述其過程。第一逡逑階段，將波長為３５１ｎｍ，強度１０１４？１０１５Ｗ／ｃｍ２，脈寬約幾ｎｓ左右的強激光光束均勾轄逡逑照在靶丸表面，迅速對其進行加熱，在外圍形成幾毫米厚度的低密度高溫等離子體燒蝕逡逑層；第二階段，ＩＣＦ驅(qū)動器中的能量通過激光或Ｘ光的形式傳遞給第一階段所產(chǎn)生的等逡逑離子體燒蝕層，使之迅速加熱并膨脹，在膨脹過程中，等離子體燒蝕層會對靶丸中的氘逡逑氚燃料進行壓縮及加熱；第三階段，靶丸中的氘氚燃料被加熱壓縮，形成高溫、高密度逡逑的臨界狀態(tài)，同時會在靶丸中心處形成熱斑，產(chǎn)生“點火”；第四階段，在熱斑處點火產(chǎn)逡逑生的熱核燃燒將會蔓延并點燃整個高溫、高密度的氘l#燃料，，產(chǎn)生大量的聚變能量。逡逑中心點火模型需要在靶丸上產(chǎn)生穩(wěn)定的均勻的超強激光輻照
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TL632.1

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本文編號：2666705