论文部分内容阅读
20世纪60年代第一台红宝石激光器问世不久,激光惯性约束聚变(ICF)的实验研究便走进了人们的视线,它是利用激光直接或者间接作为驱动源,压缩氘氚燃料至极高密度,并使氘氚燃料局域形成高温高密度热斑,最终达到点火条件,实现自持燃烧,放出大量聚变能。激光等离子体相互作用是激光惯性约束聚变中一个十分复杂的过程,而受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)是其中倍受关注的两种参量不稳定性。首先,来自它们的背向散射,能将很大一部分入射激光的量以散射光的形式转移到腔靶外面,导致驱动激光能量利用效率大幅降低,不能满足内爆点火条件对能量的需求;其次,在伴随着SRS的过程会产生超热电子,这些超热电子具有很高的能量,会预热靶丸,使得对靶丸的进一步压缩难以进行,最终导致因达不到点火条件而失败。对于间接驱动ICF靶,因为入射激光经过填充的低密度气体时要穿越比较长的距离(几个毫米),所以SRS和SBS不稳定性在空腔靶中得到特别关注。早有研究结果表明,SBS和SRS对驱动激光的辐照均匀性非常敏感,通过改善辐照均匀性能够有效地抑制这两种参量不稳定性的发展。本文主要以驱动激光束间相干性与SBS、SRS的关系为研究内容,阐述了SBS和SRS原理和机制,在“神光-Ⅱ”高功率激光装置上进行了实验研究,并对实验中获得的结果进行了分析处理,得出相应的结论。具体工作内容如下:1.利用“神光-Ⅱ”装置输出两路倍频激光(527nm,1ns,260J/束),点聚焦辐照Au平面靶(厚6.17μm)、CRF气凝胶靶(p=475mg/cm3)。通过旋转倍频晶体来改变驱动激光的偏振方向,进而获得两种不同干涉程度的激光辐照条件。利用反射镜对散射光进行小口径取样,并建立起了针对背向散射光的测量系统,该系统将散射光中的SBS和SRS成分分离并分别进行测量,利用能量卡计获得它们的能量计数,并利用可见光范围的光栅谱仪对SRS时间积分光谱进行了测量。2.对实验获得的数据进行处理分析,发现了一些有规律的物理现象,结合与SBS、SRS相关的理论知识对其进行讨论和理解,得到这样的结论:肯定了“神光-Ⅱ”激光器输出各路激光之间的相干性,同时随着两束入射激光之间干涉程度的增加,背向散射呈现出明显的增强趋势。3.驱动激光束之间存在着相干性有助于理解最近NIF装置上进行的综合实验中背向散射能量远高于预期的实验结果,即在对每一束入射激光进行书匀滑处理后,多束激光再次叠加很可能重现严重的干涉现象。以极化束匀滑(PS)为例,对多光束下PS工作效率的下滑进行了分析。并建议在对每一束入射激光进行束匀滑处理的同时,还要考虑个光束之间可能存在的干涉关系。