摘要：激光等离子体不稳定性(laser plasma instability,LPI)是惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)点火过程中的关键问题之一,多年来受到了广泛的关注.其中,宽带激光被认为是解决LPI问题的一个有效途径,并且目前已经有了大量的模拟研究和少量背向、近前向散射的实验研究,但是仍然需要侧向散射的实验研究作为补充.因此,基于输出达数百焦耳的宽带二倍频激光装置“昆吾”,本文针对宽带激光与传统窄带激光驱动平面厚靶产生的等离子体不稳定性的侧向散射以及超热电子产额设计实验.实验结果表明,功率密度为1×1015 W·cm-2的宽带激光激发的侧向受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)与侧向受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)在不同角度下的光谱和份额与窄带激光存在显著差异.进一步分析发现,宽带条件下侧向的超热电子份额整体高于窄带,而此时宽带条件下小角度近前向、小角度近背向的SRS份额却远低于窄带,初步的定性分析认为此时SRS可能不是超热电子的主要产生机制,认为此时可能是PDI对超热电子的产生起了主导作用.

摘要：建立了宽带激光脉冲放大的物理模型.模型引入交叉弛豫时间表征不同频率响应下反转粒子与激光作用后重新形成分布的快慢,模型考虑的整体非均匀加宽、局部均匀加宽的混合加宽机理弥补了现有放大模型仅考虑均匀加宽的不足.基于此物理模型,开发了宽带激光传输放大的模拟设计软件CPAP,并讨论了在一定条件下此宽带模型可回归到窄带模型.

摘要：激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10^(15)W/cm^(2),带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级,20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.

摘要：提出了一种新的宽带激光谐波转换理论 ,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论 ,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况 ,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程 .在合理设计下 ,不同波长之间的和频效应可以在整个谐波转换中占主导地位 ,突破了传统允许波长的限制 ,这种理论和方法不仅适合二倍频 。

摘要：高功率超短脉冲激光系统中,空间滤波器透射元件引入的色差会影响系统的聚焦功率密度。针对这一问题,提出一种具备动态调节能力的色差预补偿方案。该方案由正负透镜和反射系统构成共焦像传递系统,能够实现全系统色差的动态精确补偿。基于该方案为神光-II 5 PW(SG-II 5 PW)激光系统设计并搭建了色差预补偿光路。实验结果表明,通过精密调节该单元内部透镜间距能够精确补偿全系统的色差,显著提升系统峰值功率密度。经过色差补偿后,在SG-II 5 PW系统开展质子加速实验,获得了超过16 MeV的质子产额。

摘要：宽带光打靶可以有效降低激光等离子体相互作用过程中非线性效应。提出一种基于角色散的非共线匹配宽带三倍频方案,利用宽带基频与窄带二倍频的非共线和频产生宽带三倍频,和频过程中通过特殊设计的渐变光栅实现不同频率的基频光束以特定角度入射,补偿了波长差异引入的位相失配使得全波段满足位相匹配条件。理论模拟表明,采用KDP晶体Ⅱ类位相匹配,将中心波长为1058 nm、带宽10 nm的宽带基频光与526.5 nm的二倍频光进行非共线匹配和频,可以实现高效宽带三倍频转换。