摘要：在100 kJ级激光装置上针对实验环境设计了高探测效率及低本底的聚变伽马探测器。利用开源粒子输运模拟软件Geant4研究了收光部件及屏蔽体等对收集效率及时间延迟的影响,优化了系统结构及屏蔽设计以提高系统效率并降低测量干扰,进行了测量信号正算仿真及系统性能评估。结果表明,优化后探测器灵敏度达到每个入射伽马光子产生0.21个光子,本征时间响应可达16 ps。在中子产额为10^(13)的内爆实验中,光电倍增管增益为5×10^(3)时测量信号幅度约0.7 V,耦合光电倍增管的系统时间响应可达10^(8)ps左右。优化后的伽马切连科夫探测器满足100 kJ装置上内爆物理实验中聚变伽马诊断需求。

摘要：激光聚变研究中,冲击波调控技术是实现靶丸压缩过程的熵增调谐,保证高性能内爆的关键实验技术.本文在十万焦耳激光装置上首次实现了0.375 mm半径小尺度内爆靶丸下双台阶辐射驱动的高精度冲击波调控实验测量.针对小靶丸下任意反射面速度干涉仪(VISAR)诊断有效反射区域不足的问题,通过建立的球形反射面VISAR图像光强的理论计算方法,提出了利用锁孔(keyhole)锥反射效应提升VISAR诊断空间区域的实验技术路线,使得小靶丸尺度下有效VISAR数据区域提升了近3倍.在实验中首次获得了整形内爆实验条件下低温液氘靶的冲击波测量实验数据,实现了高精度冲击波调控实验测量.实验发现,小时空尺度内爆设计条件下,由于反射冲击波的作用,激光参数的较小偏差都会对冲击波追赶后的传输行为产生显著影响,揭示了我国当前小靶丸尺度下高性能整形内爆物理过程中冲击波传输的多因素敏感性,以及冲击波调控实验对于内爆设计验证的重要性.本文提出的小靶丸冲击波调控实验技术,不仅为我国十万焦耳激光装置上整形脉冲下熵增调谐实验的开展提供了技术基础,也对基于球汇聚压缩的超高压物理研究具有重要意义.

摘要：受温度及密度等环境效应影响,温稠密物质的电子结构发生显著变化,其理论描述非常复杂,精密实验测量亦极其困难.本文发展了基于X射线荧光光谱研究温稠密物质离化分布的实验方法,结合理论研究有助于深入理解温稠密物质的电子结构变化.在万焦耳激光装置上,设计特殊构型黑腔复合加载产生数十eV、近固体密度的稠密Ti物质,利用激光辐照V产生的热发射线泵浦Ti的荧光,并采用晶体谱仪诊断样品的X射线荧光光谱.实验中获得冷样品和加载样品的荧光光谱,观测到加载样品K_(α)及K_(β)荧光谱线相对于冷样品光谱在高能侧的显著变化,结合理论计算解释了加载样品荧光谱线的变化主要来源于其温度上升后离化分布的改变,建立了基于X射线荧光光谱的温稠密物质离化分布实验研究能力.

摘要：为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过正交遍历多维设计参数(光学反射镜与压电陶瓷的材料类型、几何尺寸和固定方式等),探究了不同参数对压电片变形镜动态形状控制性能的影响规律。最后,优化得到具有预期响应带宽和驱动位移性能的压电片变形镜设计方案,并通过制备压电片变形镜的原理样件来验证其性能。实验结果表明,所研制的压电片变形镜的固有频率和镜面驱动位移幅值符合预期,验证了所提出的动力学仿真与优化方法的有效性,这可为高带宽压电片变形镜的高效研制提供科学的理论方法。

摘要：在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置(SILEX-II)的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。

摘要：针对复杂微器件高精度柔性化装配机器人系统实现面临的装配过程控制柔性化自动装配需求,开展了柔性控制策略与软件架构的研究。按照不同的功能将装配机器人进行系统性划分与模块化处理,便于控制软件编写;针对适应不同微器件的柔性化装配,将装配过程进行动作分解并参数化,通过自动读取工艺文件和工位库信息,生成控制文件,基于控制文件实现自动装配。采用分层化、模块化的思想设计了人机交互自动控制软件,通过建立相关的模块框架类,提高了程序的复用性,最后基于动态链接库与C++语言在编译平台上完成了微器件自动装配控制软件开发。装配实验结果表明,本系统能实现多种典型复杂微器件的高精度柔性化装配,自动装配过程无需人工再次干预,装配精度满足要求。

摘要：利用时域有限差分算法(FDTD)对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟,探究微纳结构靶中的光传输机制,分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜三种导电性不同的材料上纳米线和纳米孔阵列微纳结构靶的激光传输特性,分析光传输过程中的光场分布变化。研究结果表明,通过改变氧化铝和二氧化硅纳米孔(线)阵列结构靶中孔洞(纳米线)直径和间距等结构参数,可以实现对微纳结构靶中光传输特性和光场分布的调制,实现光场在介质材料和真空区域间的周期振荡分布,或是以一种稳定形态传输;激光在铜纳米孔阵列中传输时,透光性随孔洞半径的增加而增加。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比不同材料、不同微纳结构靶的激光传输演化特性,给出物理图像及对应现象规律,根据光场调控需求,给出微纳结构靶设计。

摘要：为了解决传统固体烟火泵浦激光器点火效率低和电能依赖的问题,根据绝热压缩原理,设计使用了完全无电的压缩空气点燃烟火药泵浦Nd:YAG激光介质,提高了点火同步性和烟火药燃烧效率,实现了激光输出阈值药剂量10 mg,使用30 mg KClO4/Zr药剂,获得了30.2 mJ的激光能量,脉冲宽度10 ms,为小型无电高能激光器提供了一条新的实现路径。

摘要：惯性约束聚变实验要求低温靶的冰层均匀性小于1μm。针对高均匀全固态氘氘冰层均化时缺乏β衰变热的问题,提出了基于光纤光源照明的积分球红外光均化方案。采用光线追迹耦合温度场的仿真技术,数值研究了光源位置以及入射角度对低温靶温度场的影响规律。研究结果表明,当红外光源功率为2.25 mW,入射位置Z=-7.3 mm,水平旋转角度为157.5°,冰层平均体加热率为24000 W/m3时,能够使冰层内表面最大温差满足0.1 mK的要求,满足冰层均化所需的温度场要求。本研究为后续进行基于积分球系统的红外均化低温靶制备实验提供了理论指导。

摘要：环形接触面在机械工程中应用十分广泛,在机械设计中通常需要对环形接触面的摩擦力矩进行计算。摩擦力矩的计算关键在于摩擦半径的确定,很多时候为计算方便,把环形接触面摩擦半径视为内圆半径和外圆半径均值的平均摩擦半径;而有些设计手册却给出与之截然不同的等效摩擦半径的计算公式。针对这个问题,建立接触面摩擦力矩的力学模型,采用力矩积分手段推导出了与手册中给出的等效摩擦半径相同的结果。对两个公式进行了比较,并对平均摩擦半径导致的误差进行了评析,为环形接触面摩擦半径公式的选用给出了建议。