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：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：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：在电子产业、航空航天、医药、汽车、微机电器件等领域,精密微孔是器件、功能部件上的重要结构单元。当前超短脉冲激光精密微孔制备缺乏高稳定、体积小、低成本的旋切加工系统。针对一百到几百微米尺寸的精密微孔加工需求,设计了一种基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统,并对系统的反射像和公差进行了分析。通过采用摄远结构设计和对称设计,大幅缩短了系统镜头总长,设计结果为加工孔径范围100~400μm,最大加工深径比10∶1。搭建了基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统,对制孔效果进行了实验验证,制孔结果显示,基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统能实现高精度的微孔制备。

摘要：以实验室中的X射线管作为光源,配合CMOS探测器涂层闪烁体纤维面板实时在线记录设备,建立了柱面弯晶检测平台。通过高精度的同轴转台设计,将整个柱面弯晶曲面转换为多个线段区间来分别进行检测,并对光路排布以及谱线的位置移动进行了解析计算。选用铁靶材X射线管(特征谱线波长为0.1936 nm)作为实验光源,曲率半径120 mm的石英柱面弯晶作为样品,实验获得了清晰的铁特征谱线(Fe-K_(α)和Fe-K_(β))。通过分析柱面弯晶上9个采样位置的图像,发现Fe-K_(α)谱线位置移动了96μm,对应的半径偏差为40μm,为0.033%。经过检测的石英柱面弯晶已经在大型激光装置上应用,并获得高质量的光谱图像,证明了该实验方法对柱面弯晶品质检测的有效性。

摘要：针对惯性约束聚变实验中多诊断系统在有限空间同时作业引发碰撞风险的问题,设计了基于碰撞目标检测和空间距离测算方法的空间干涉检测与预警系统,分析了真空靶室特定环境下不同实现方法的适用条件和可行性。实验室条件下模拟验证结果表明,基于结构光深度图像获取方法可获得较好的碰撞距离测量精度,在靶室半径探测距离内空间测距误差不大于3cm,为靶室空间干涉检测与预警提供了一种可行的解决方案。

摘要：为更快速地置换片状放大器片箱内部的气体、带走片箱内部因氙灯辐照产生的μm级气溶胶颗粒,以延长钕玻璃增益介质使用寿命,提出了几种不同的片箱隔板气体流道设计并对其吹扫效果进行对比。基于计算流体力学手段和分散相模型,求解了片箱腔内的吹扫流场并模拟了微米级粒子污染物的吹扫过程。片箱隔板采用开孔设计,通过对比分析发现,不同开孔孔径和排列方式的片箱吹扫效果差异明显。当开孔孔径为ϕ14 mm、且上下隔板都采用整齐排列的圆形通孔时,片箱内的气体压力损失更小(424.3 Pa)且吹扫达到百级的时间更短(205 s)。最后片箱吹扫实验显示了采用该结构的片箱其腔内吹扫达到百级的时间为2~3 min。