【摘要】：慣性約束核聚變(ICF,Inertial Confinement Fusion)是解決未來(lái)能源危機(jī)的重要途徑。為實(shí)現(xiàn)ICF聚變點(diǎn)火,提出了多種點(diǎn)火方案。其中沖擊點(diǎn)火是一種可以用現(xiàn)役激光驅(qū)動(dòng)器能量實(shí)現(xiàn)的新型點(diǎn)火方式,它的實(shí)現(xiàn)需要~100k J、~200ps的激光脈沖。為了獲得這種高能量的百皮秒脈沖,采用傳統(tǒng)方法(如CPA、MOPA等)很難實(shí)現(xiàn)。基于受激布里淵散射(SBS,stimulated Brillouin scattering)效應(yīng),利用高能量納秒脈沖放大百皮秒脈沖,可以獲得很高的放大效率,這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,是產(chǎn)生ICF沖擊點(diǎn)火脈沖的有效途徑。布里淵放大效率隨泵浦光能量的增大而提高。但當(dāng)泵浦能量增大到一定程度,會(huì)產(chǎn)生自激的SBS,造成放大效率和信噪比的降低。因此,研究這種非聚焦情況下納秒脈沖的自激SBS閾值對(duì)面向ICF點(diǎn)火脈沖的布里淵放大器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。本論文根據(jù)現(xiàn)役ICF激光驅(qū)動(dòng)器的輸出脈沖特性(3~5ns近平頂脈沖),以常用重氟碳液體材料(FC-40、FC-770等)為非線性介質(zhì),對(duì)大口徑激光非聚焦泵浦的SBS閾值及脈沖壓縮效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先,從描述SBS過(guò)程的耦合波方程出發(fā),采用特征線的方法,建立數(shù)值計(jì)算模型。并利用此模型理論模擬了泵浦參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)等對(duì)SBS閾值的影響,得出決定特定結(jié)構(gòu)中SBS閾值的關(guān)鍵因素。另外,在小信號(hào)近似條件下,推導(dǎo)出了描述瞬態(tài)SBS閾值的解析表達(dá)式。其次,在非聚焦結(jié)構(gòu)中,結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)理論,提出了大口徑激光近場(chǎng)分布不均勻的情況下評(píng)價(jià)SBS閾值的方法。引入“熱斑系數(shù)”的概念,指出非均勻激光近場(chǎng)作用下的SBS閾值為理想平面波泵浦的SBS閾值與此熱斑系數(shù)的比值。并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果符合得較好。再次,研究了兩種提高SBS閾值注入能量的方案:(1)在百皮秒脈沖的布里淵放大裝置中,由于此種子光的存在,泵浦光的自激SBS閾值能量與無(wú)種子注入時(shí)相比有所提高,其作用機(jī)制是強(qiáng)種子光與自發(fā)散射光間的增益競(jìng)爭(zhēng);(2)利用相位調(diào)制離散譜提高SBS閾值能量能量,將單根光譜線分裂成多根光譜線,功率譜密度的降低,使SBS閾值能量得到提高。從理論上闡明了這種閾值能量提高方法的作用機(jī)制,研究了譜線間隔及相位調(diào)制深度對(duì)閾值能量提高倍數(shù)的影響,結(jié)果表明,當(dāng)譜線間隔大于介質(zhì)布里淵增益譜寬的5倍時(shí),各譜線獨(dú)立激發(fā)SBS效應(yīng),閾值能量由分立譜線中譜密度最大的頻譜成分決定;實(shí)驗(yàn)上以三等幅光譜線作為泵浦光源,開(kāi)展了相關(guān)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果一致。最后,提出了超高斯脈沖自泵浦SBS的理論,并研究了其在高能量脈沖壓縮方面的應(yīng)用。建立了描述這一效應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型,仿真分析了超高斯脈沖階數(shù)、介質(zhì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等對(duì)自泵浦SBS效應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)上首先證明了自泵浦SBS效應(yīng)的存在;然后基于這一效應(yīng),以哈工大自主搭建的高功率釹玻璃激光系統(tǒng)為光源,以FC-40為SBS介質(zhì),在非聚焦泵浦的結(jié)構(gòu)中,獲得了3J,360ps的壓縮脈沖輸出。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL632;O437.2
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文測(cè)器響應(yīng)靈敏度的影響。近年來(lái)，一些研究人確定 SBS 閾值。2008 年，北京師范大學(xué)白建譜結(jié)構(gòu)的激光在介質(zhì)中衰減系數(shù)的差異來(lái)測(cè)量思想是 SBS 一般發(fā)生在窄帶激光泵浦的情況會(huì)產(chǎn)生 SBS，因而在這兩情況下，測(cè)量介質(zhì)的 1-4 所示。這種方法對(duì)于部分介質(zhì)較為有效，但5 等）中，寬帶激光也能產(chǎn)生 SBS[41]，分歧點(diǎn)

圖 1-6 Karow 等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[45]Fig.1-6 Experimental results of Karow國(guó)防科技大學(xué)的郭少鋒等人[46]提出了一種新的 f Stokes Seeding, SSS）。根據(jù)該理論模型的基本介質(zhì)后端面上時(shí)將發(fā)生反射，反射光沿泵浦光分析，反射光里包含著具有 Stokes 光頻率的分被相向傳輸?shù)谋闷止夥糯螅铀倭?SBS 的起得到降低。

圖 1-6 Karow 等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[45]Fig.1-6 Experimental results of Karow防科技大學(xué)的郭少鋒等人[46]提出了一種新的 Stokes Seeding, SSS）。根據(jù)該理論模型的基本質(zhì)后端面上時(shí)將發(fā)生反射，反射光沿泵浦光分析，反射光里包含著具有 Stokes 光頻率的分被相向傳輸?shù)谋闷止夥糯�，加速�?SBS 的起到降低。

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5 邱文法;陶瓷泵浦腔的實(shí)驗(yàn)研究[J];激光雜志;1994年04期

6 阮NB;寧提綱;裴麗;胡旭東;;高功率雙包層光纖激光器的泵浦技術(shù)[J];光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù);2009年01期

7 商繼敏;陳鵬;王石語(yǔ);;泵浦光對(duì)固體激光器光束質(zhì)量的影響[J];應(yīng)用激光;2012年03期

8 張華,徐世祥,范滇元;用蒙特卡羅方法計(jì)算棒狀放大器內(nèi)的泵浦能量分布[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1997年12期

9 彭X墀,謝常德;用散射套管改善泵浦光分布的均勻性[J];激光;1978年01期

10 楊德田;高永椿;龍長(zhǎng)應(yīng);;SRS的物理機(jī)制[J];安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1983年02期

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