《新型點火方式下高功率束勻滑雷射的穿孔特性研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由李平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型點火方式下高功率束勻滑雷射的穿孔特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李平
- 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在美國國家點火裝置點火工程受阻的背景下，我國研究人員提出了多種新型的點火方式，它們對黑腔洞口尺寸提出了更高的要求；束勻滑技術是抑制雷射等離子作用的必要手段，束勻滑焦斑的大尺寸和動態性質進一步讓新需求下的穿孔特性變得複雜。本項目擬從研究高功率雷射束勻滑焦斑的空間分布特性出發，明確影響束勻滑焦斑旁瓣的主要雷射參數；實驗研究各種束勻滑條件下雷射激發靶孔等離子的條件，獲得在等離子噴射條件下穿孔率與脈衝波形、靶孔大小之間的規律；分析雷射在噴射等離子中的色散性質，並設計實驗驗證；研究多束雷射並穿靶孔的圖像，提出並穿條件下的光束疊加的方法；綜合以上研究，建立高功率雷射束勻滑條件下的穿孔模型，模型將在神光-Ⅲ原型裝置上進行驗證。該項目的研究不僅可為精密黑腔實驗的開展提供雷射邊界條件，也可據此設計新型物理實驗，同時為未來高功率雷射器的設計和建設提供技術支撐，對促進ICF技術的發展具有重要的意義。
結題摘要
慣性約束聚變間接驅動要求高功率雷射能夠有效通過黑腔注入口並傳輸至黑腔內壁。在美國國家點火裝置的實驗受阻的背景下，我國研究人員提出了多種新型的點火方式，它們對黑腔注入口尺寸提出了更高的要求；束勻滑技術是抑制雷射電漿效應的必要手段，束勻滑焦斑的大尺寸和動態性質進一步讓新需求下的穿孔特性變得複雜。高功率雷射穿孔的物理機制如下：雷射焦斑旁瓣與孔外的靶材料相互作用激發電漿，電漿向靶孔中心高速膨脹，影響後續雷射的過孔傳輸。圍繞該物理過程逐層發展的關係和前期研究中碰到的難點，本項目系統研究了高功率雷射束勻滑條件下焦斑空間分布特性，明確了注入孔附近的焦斑強度為焦斑旁瓣，主要來源於光學元件中高頻畸變和高功率條件下光束傳輸的非線性增長，通過紋影法測量了光束旁瓣的量化數據。基於雷射穿孔的物理過程建立了雷射穿孔的物理模型，可準確地描述雷射穿孔後的傳輸行為。基於大小焦斑混合的模式建立了雷射穿孔的實驗研究平台，並通過實驗驗證了穿孔模型所預期的各種現象，獲得了電漿噴射速度與靶材料和雷射功率密度的關係，明確了雷射穿孔率與脈衝波形、靶材料之間的規律。理論和實驗數據均證明了傳統穿孔率測試方法不能準確表征過孔效率的弊端，通過對實驗數據的統計分析建立了一種通過輻射流或針孔相機圖像來代替能量卡計診斷雷射穿孔率的方法。最後溯源至物理需求，提出了注入口和焦斑尺寸精確匹配的設計方法，為新型點火方式的物理設計提供了重要依據。該項目的研究不僅可為精密黑腔實驗的開展提供雷射邊界條件，也同時為未來高功率雷射器的設計和建設提供技術支撐，對促進ICF技術的發展具有重要的意義。
