摘要：根据神光-Ⅲ原型内爆实验条件下初级中子能谱诊断的要求,提出了反冲质子磁谱仪原型的设计方案,并通过蒙特卡罗程序Geant4对设计方案进行了仿真模拟。该质谱仪的测量能区在6～30MeV,测量产额范围大于1012,能够测量内爆实验的全中子能谱。模拟结果表明:设计的谱仪对于14MeV的中子探测效率大于10-11,能量分辨达到1%,信噪比大于10,满足神光-Ⅲ原型装置内爆实验离子温度诊断的要求。

摘要：为了同时满足激光装置对大口径反射镜面形精度和结构稳定性的控制要求,提出了一种反射镜多自由度解耦的多点夹持方式,通过限位实现对反射镜多自由度的控制,以此避免由夹持带来的附加面形。采用有限元法分析了所提方式的有效性,并通过实验验证了分析方法及该夹持方式的可行性,结果表明采用该反射镜夹持方式带来的附加面形较小,满足反射镜低应力附加夹持面形的要求。在此基础上,对45°倾斜放置的反射镜的面形进行了模拟,探究了不同夹持点位置分布对反射镜面形精度的影响规律,模拟结果表明:为了保证反射镜的面形精度,至少要有一个夹持点位于反射镜的长边。该研究成果对大口径反射镜夹持设计具有重要的指导意义。

摘要：要实现光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)系统稳定、高质量输出,需要同时对光参量放大和泵浦光倍频这两个非线性过程进行优化设计。在光参量放大系统优化设计中,建立了描述光参量放大过程的多种简化物理模型;通过模拟泵浦光和信号光口径匹配关系,分析了放大信号光空间两维对称性并提出了优化方法;建立了非线性晶体最佳长度确定及调谐方法,以实现信号光输出高稳定性。在泵浦光倍频系统优化设计过程中,提出应用位相失配法实现稳定倍频输出,研究表明这种方法不仅能实现倍频光能量起伏抖动远远小于基频光能量的起伏抖动,而且能减小泵浦光近场调制度和时间波形调制,极大地改善输出倍频光光束质量,进而提高OPCPA系统输出信号光质量。

摘要：基于美国LIFE激光驱动装置的放大器构型,使用Nd玻璃,Yb:YAG,Yb:S-FAP,Yb:CaF2四种材料的参数进行抽运储能过程的模拟计算,分析了介质口径、抽运强度、抽运脉宽及介质温度等参数对装置性能的影响,得到了各材料的优化设计参数,对上述材料应用于聚变能半导体抽运固体激光器(DPSSL)系统主放大器的可行性进行了判断,并提出了理想材料的参数要求,为寻找合适的激光材料提供依据。

摘要：对神光Ⅲ原型复杂激光光路条件下的背反诊断系统进行了光路改造优化设计。引进菲涅耳透镜和采用真空空间滤波方式,对激光打靶光路终端光学组件中镜片反射的杂散光与非线性效应导致的背反信号进行空间分离,解决了杂散光与非线性散射光同光轴问题。并在神光Ⅲ原型装置上进行了全孔径背反系统实验验证,为激光靶耦合能量平衡精密诊断提供了可能条件和重要参考。

摘要：最小空间周期是连续位相板(CPP)设计和加工过程中的重要特征参数。根据惯性约束聚变大型激光驱动装置的需求,建立不同空间周期的CPP设计与分析方法,研究了不同最小空间周期对磁流变加工和焦斑性能的影响。结果表明,磁流变加工的去除函数尺寸直接与CPP的最小空间周期成线性关系,而加工去除量与最小空间周期的平方根成线性关系,最小周期越大,加工越容易,但加工量越大;焦斑整形性能受最小空间周期的影响小,能量集中度差异小于0.2%,但焦斑顶部均匀性随着最小空间周期变小而变好,5 mm最小周期CPP的焦斑顶部不均匀比15 mm的CPP小3.5%。因此,设计时应尽量减小最小空间周期,但选取的最小空间周期不能大于加工设备的约束条件。

摘要：基于Geant4建立了内爆物理实验多种诊断设备的全三维仿真模型,包括中子成像系统、用于硬X射线诊断的滤波应光谱仪、楔形滤片质子能谱仪、化学气相沉积金刚石探测器(CVD)等。根据Geant4仿真模拟的数据,建立了合适的解谱及图像还原算法,优化了系统设计,从理论上预估了诊断设备的诊断能力。此外仿真数据亦用于设计实验方案,建立诊断设备的标定方法等。

摘要：在高功率激光二极管阵列(LDA)侧面抽运模块研究中,高效率高质量的抽运耦合结构设计非常重要。为了对抽运耦合结构进行优化设计,需要对棒状增益介质内的抽运储能分布实现量化评价。由于用于激光谐振腔和放大光路的激光二极管抽运模块的抽运储能分布要求不同,因此对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布分别建立了一套评价方法。分别对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布进行实例评价分析,结果表明,所提出的评价指标和计算方法既能充分反映出放大模块中抽运储能分布的储能沉积效率和抽运均匀性变化情况,也能反映出激光振荡模块中抽运储能分布与谐振腔模分布的匹配程度。

摘要：除中子外,聚变核心同时释放大量高能伽马,其能谱可反映聚变过程的关键物理参数,并为过程诊断提供重要信息.由于聚变伽马的时间与能量特性,需要设计高探测效率及能量分辨率的伽马谱仪.根据高能伽马谱仪的概念设计(gamma-to-electron magnetic spectrometer),针对该系统中伽马-电子转换靶、电子偏转汇聚、电子探测等关键环节进行优化设计以提高系统探测效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模拟研究了伽马-电子转换靶中康普顿散射与多次库仑散射对由转换靶出射电子的能谱与角分布的影响.开发并行遗传算法对复杂几何偏转磁场参数进行优化,得到低强度(小于100 Gauss)复杂边界偏转磁场.根据系统优化设计结果,采用Geant4模拟了该系统对不同能量伽马的响应.此外,还可模拟该系统对特征聚变伽马能谱的测量,结果显示,该系统可在聚变中子产额分别为2.5×10^(15)及1.2×10^(16)条件下,对10—20 MeV高能伽马能谱测量实现能量分辨分别满足0.5 MeV(小于5%)及0.25 MeV(小于2.5%),说明该系统可用于聚变过程伽马能谱的诊断.

摘要：为了解决激光惯性约束聚变系统中屏蔽罩引起的杂散光问题,建立了屏蔽罩的三维蜂窝结构模型,提出了屏蔽罩的杂散光分析方法,分析了屏蔽罩的蜂窝曲率与两蜂窝中心间距对杂散光的影响。结果表明:激光通过屏蔽罩反射,始终存在反射光光强最强区域;不同角度的反射光强度峰谷值和光反射回原光束的总能量随着屏蔽罩蜂窝直径和蜂窝间距的增大而增大。基于此,在设计屏蔽罩时,应严格控制蜂窝直径与蜂窝间距,使终端光学系统避开反射光最强区域,使得散射光相对均匀地分布到立体空间中。