栅栏脉冲与等离子体相互作用研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltc835634161
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在间接驱动惯性约束核聚变中,高能激光分别从内环以及外环注入到黑腔内,在腔壁上激发X射线,使之作用靶丸完成内爆。靶丸受到X射线作用,会向外喷发等离子体,与入射到腔壁上的激光相互作用,激发各种参量不稳定性(受激拉曼散射,受激布里渊散射,成丝等)。由于与内环、外环激光作用的等离子体密度不一样,参量不稳定性所造成的内外环散射光强度也不一样,这不仅降低了光束入射到黑腔面上的能量,还破坏了靶丸的辐射对称性;同时受激拉曼散射除了能将入射光散射,它所激发的电子等离子体波还会产生超热电子,破坏靶丸的等嫡压缩过程。因此如何抑制激光等离子体相互作用中参量不稳定性,提高束靶耦合效率,一直是人们关心和研究的重点。为了抑制参量不稳定性,各国科学家相继提出了光谱色散匀滑,偏振匀滑,连续相位板等一系列光束匀滑方法。它们通过均匀光束的空间能量分布,让光束焦斑在靶面快速移动,有效的避免了亮斑成丝,抑制了参量不稳定性。但是由于与内环激光作用的等离子体密度更高,激发产生的参量不稳定性更强,仅采用束匀滑方法是不够的。基于这点本文提出利用栅栏脉冲来抑制参量不稳定性中的SRS增长。当栅栏脉冲与等离子体相互作用时,通过不断的衰减电子等离子体波强度,降低SRS增长速度,达到削弱SRS背反份额的目的。本文主要的研究工作如下:(1)从maxwell方程出发,推导了激光等离子体相互作用下的受激拉曼散射的3波耦合方程,并通过电场的慢变振幅关系,对受激拉曼散射的3波耦合方程进行了化简,将方程中的矢势关系全部变换为电场关系。通过三波耦合方程编写了SRS过程的数值模拟程序,并对程序进行验证(2)研究了激光与等离子体相互作用时的电子等离子体波弛豫效应,它的本质是激光通过等离子体后所残留的电子密度扰动。这些密度扰动会增加下一个激光通过时的SRS增长速度。通过定义电子等离子体波弛豫时间量化了弛豫效应的强弱,并依此研究了等离子体状态,脉冲的时间宽度,功率密度以及脉冲的波长对弛豫效应的影响。为栅栏脉冲的设计提供了理论依据(3)以SRS背反份额为标准,分析了不同脉冲与等离子体作用的结果。其中栅栏脉冲在SRS反应过程中,通过不停的削弱电子等离子体波强度,降低SRS增长速度,从而有效的削弱SRS的背反份额。然后对其子脉冲的形状,子脉冲的时间宽度,占空比进行了分析,当栅栏脉冲处于最佳占空比时,能够最大程度的削弱SRS。当对栅栏脉冲内相邻两支子脉冲加入频率差后,通过频率失配,抑制了电子等离子体波的生长,使得子脉冲与子脉冲之间的相互影响被大大削弱了,进一步的降低SRS散射份额。理论模拟显示,当加入频率差为250GHz(基频光)时,栅栏脉冲在等离子体温度1.5keV到1.6keV范围内(等离子体密度为0.1nc),能让大部分SRS散射光份额从10%-20%(长脉冲入射情况)下降到5%以下。当加入偏振匀滑后,能进一步的提高栅栏脉冲最优占空比的值,降低了栅栏脉冲在激光系统中传输与放大的难度。(4)分析了栅栏脉冲产生问题,可以通过半导体可饱和收镜的锁模光纤激光器所产生,产生的脉冲接近傅里叶变换极限;同时也提出了一种基于波导阵列光栅产生栅栏脉冲的设想,理论上可以得到超高斯型的栅栏脉冲。研究了栅栏脉冲在激光系统放大过程中的增益窄化效应与增益饱和效应。栅栏脉冲的带宽不足以引起明显的增益窄化效应,而在放大过程中通过设计栅栏脉冲的波形,很好的抑制了增益饱和所带来的影响。最后讨论了栅栏脉冲的非线性传输特性,占空比在其中起了决定性的作用(5)在文章的最后我们理论模拟了栅栏脉冲的频率转换问题。通过优化二倍频晶体的厚度,提升了栅栏脉冲的二倍频效率,同时对晶体失谐角的调谐使得一倍频光与二倍频光达到最佳三倍频比例。对于三倍频过程,栅栏脉冲宽带宽所带来的色散走离效应会降低其三倍频效率,通过调节倍频后基频光与二倍频光的中心时间差,最大程度的抑制了走离,使栅栏脉冲的理论三倍频效率达到88%。本文主要的创新点:(1)通过对电子等离子体波弛豫效应的研究,提出利用栅栏脉冲削弱SRS背反份额。当对栅栏脉冲子脉冲加入频率差后,能进一步削弱SRS效应。(2)对栅栏脉冲在驱动器系统中的产生,非线性传输,放大,三倍频做了相应的理论研究。其中通过预补偿抑制了栅栏脉冲的增益饱和效应,研究了栅栏脉冲与B积分之间的关系,通过一系列优化方案上栅栏脉冲的=倍频理论效率提升到88%
其他文献
为贯彻国家构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制举措,探索实施双重预防机制的理论依据,文章从分析风险的影响因素入手,寻找降低风险的有效途径,为各行业领域的安
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
摘 要:小学语文教学中,阅读是一项非常重要的教学内容,群文阅读是语文教学中的一种新型的教学模式,群文阅读可以增加学生的阅读量,并锻炼学生的阅读能力,还可以提高学生的综合素质。本文就群文阅读的实用性价值及在小学教学中应侧重的哪些教学策略简要讨论,为教学工作提供帮助。  关键词:小学;群文阅读;价值;教学方法  群文阅读是在有限的时间内,把一组或几篇文章通过一定的方式呈现在学生的面前,通过这样的教学方
摘 要:我国基础教育发展迫切需要的,是由独立于这两者之外的社会机构对学校的办学质量和教育教学水平进行评价。第三方评估机构可以实施更全面完整的评估程序,研发更先进科学的评估工具,开展更深入的评价研究,除了拥有专业性的优势之外,还拥有更强的独立性和公平性。这些优势都能帮助教育行业更好地自省、进步。  关键词:教育;评估机构;大数据;质量检测  第三方教育评价机构作为一种新事物,独立于学校和教育行政管理
[摘 要:21世纪是科学技术高速发展的新世纪。进入21世纪的这十几年来计算机技术得到了迅猛的发展,电子计算机慢慢的成为了人们生活中不可或缺的一部分。那如果计算机多媒体技术应用到我们传统的教育行业,会产生怎样的化学反应呢?本文就在初中美术教学中融合计算机多媒体技术的优缺点展开分析,力求用最好最先进的教学方式教育学生。  关键词:初中;美术教学;多媒体技术;有机融合]  在提倡素质教育的今天,现代中学
近几年,随着大数据、人工智能快速发展,Python呈现出爆发式的增长。伴随着移动互联网的快速发展,越来越多的人选择线上阅读,词云是一种新的可视化方式,能够准确快速地筛选出
目的探讨腰椎软骨板破裂症的临床特点、诊断和治疗。方法23例腰椎软骨板破裂症患者中,保守治疗2例,单侧扩大开窗3例,双侧扩大开窗8例,半椎板切除5例,全椎板切除5例。结果所有
等离子体旋转是提升等离子体比压极限、抑制湍流输运的有效方法。等离子体旋转还可以抑制大尺度的磁流体不稳定性,而旋转速度剪切在抑制微观不稳定性和反常输运中起到重要的
[摘 要:美术鉴赏课程是高中美育课程不可缺少的科目,根据《普通高中美术课程标准(实验)》编写的高中美术鉴赏教科书共有五套,分别由人民美术出版社、人民教育出版社、湖南美术出版社、广东美术出版社、山东美术出版社出版。本文以湘美版《美术鉴赏》其中一课《追寻美术家的视线》为例进行解读,解读的意义在于对高中美术欣赏课教学进行初步探索,通过对其内容的解读来说明教学过程需遵循的原则及其方法。  关键词:美术鉴赏