高功率KrF准分子激光光束平滑技术实验研究.pdf

第37卷第2期原子能科学技术Vol.37,No.2
2003年3月AtomicEnergyScienceandTechnologyMar.2003

高功率KrF准分子激光光束平滑技术实验研究

方方
向益淮,单玉生,龚土,汤秀章,高智星,戴辉,王乃彦
(中国原子能科学研究院核技术与计算机应用研究所,北京102413)

摘要:均匀辐照是束靶相互作用实验的首要条件。采用无阶梯诱导空间非相干(EFISI)光束平滑技术对
-10
KrF准分子激光光束进行平滑实验研究,初步得到了带宽Δλ为4×10m、相干时间tc为0.5ps、不均
匀性小于12%的光束空间分布。
关键词:惯性约束聚变;无阶梯诱导空间非相干;均匀性;带宽;相干时间
中图分类号:TN24文献标识码:A文章编号:100026931(2003)0220101205

ExperimentalInvestigationsofBeamSmoothTechnique
forHighPowerKrFLaserSystem

XIANGYi2huai,SHANYu2sheng,GONGKun,TANGXiu2zhang,
GAOZhi2xing,DAIHui,WANGNai2yan
(ChinaInstituteofAtomicEnergy,P.O.Box27527,Beijing102413,China)

Abstract:Thetechniquecalledechelon2freeinducedspatialincoherenceisadaptedforpro2
ducingsmoothtargetbeamprofileswithhighpowerKrFexcimerlasers.Theresultofband2
-10
widthΔλ=4×10m,opticalcoherencetimetc=0.5psandinhomogeneouscoefficient
σ≤12%isobtained.
Keywords:inertialconfinefusion;echelon2freeinducedspatialincoherence;laserintensity
uniformity;bandwidth;opticalcoherencetime

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,要求靶丸的非对称压缩,使靶壁和燃料物质混合,达
将入射激光变成某种特定空间分布的光束对靶不到聚变点火所要求的温度和密度。因此,能
进行辐照,对辐照均匀性又有相当高的要求,使否有效抑制瑞利2泰勒流体力学不稳定性成为
之成为这一领域中难度极高的研究课题之一。成功实现内爆的关键[1]。瑞利2泰勒流体力学
激光直接驱动ICF是将激光直接辐照在球形不稳定性的强弱与激光辐照的均匀性密切相
DT靶丸上,使燃料达到高温后烧蚀外喷,由等关,激光束本身的不均匀性会大大助长其发展,
离子体的反冲作用聚心压缩,内爆点火。对直而激光器直接产生的激光具有很好的相干性和
接驱动而言,瑞利2泰勒流体力学不稳定性是最光强分布不均匀性,因此,需要通过改善激光束
有害的,这种不稳定性增大到一定程度会造成本身的相干性和均匀性来抑制该不稳定性。另

收稿日期:2002204228;修回日期:2002208223
作者简介:向益淮(1976—),男,四川遂宁人,在职硕士研究生,等离子体物理专业
201原子能科学技术第37卷

外,在物质的状态方程的研究实验中,同样也需ISI的替代性方案,阵列完全被省略,其基本思
要入射激光束具有均匀的光强分布。想主要是像传递技术。KrF激光器产生的宽
目前,世界上几个主要的激光实验室都在努带、部分空间非相干光源(图中的ASE源)照明

力改善激光系统的输出特性,寻求提高激光光束可变密度吸收体(VDA),在其有效口径D0里
均匀性的技术途径,因此,随之出现了一些光束可获得靶上所需要的理想空间分布的光束;将

平滑技术。针对KrF准分子激光具有宽频带和该口径作为物面,通过由透镜L1、L2组成的光
高增益的特点,本工作拟采用由美国海军实验室学像传递和激光放大系统把物面传递到靶上,
提出的无阶梯诱导空间非相干(EFISI)光束平滑靶上光束的空间分布是物面处光束分布的再
技术对KrF准分子激光束进行平滑实验研究。现,靶从而可以获得均匀的辐照。VDA是它的
中心部分,其空间传输函数F(x)(在有效口径
[2,3]
1技术原理及分析D0内)根据靶的辐照需求,要求平滑并且
EFISI技术原理示意图示于图1,它是一个可变。

图1EFISI技术原理示意图
Fig.1SchematicdiagramofEFISI

振荡器产生的ASE源要求满足:有足够的
空间非相干,使光束相干带d小于放大过程中
增益不均匀性、像差等因素引起的畸