【MRE Webinar】用于惯性约束聚变的低相干高功率激光驱动器


图片
图片

用于惯性约束聚变的低相干高功率激光驱动器

图片
图片

(MRE第四期网络直播)

   2021年MRE第四期网络视频直播(Webinar),将由上海激光等离子体研究所高妍琦研究员介绍宽带低相干激光驱动器最新研究进展。

   开播时间:2021年4月6日,北京时间21:00 (格林威治时间13:00)

加入该Webinar:

https://ukri.zoom.us/j/97771635574#success

相关论文:

Yanqi Gao,Yong CuiLailin Ji,et al. Development of low-coherence high-power laser drivers for inertial confinement fusion, Matter and Radiation at Extremes 5, 065201 (2020), 
https://doi.org/10.1063/5.0009319

 图片

本期播主:高妍琦


   高妍琦,男,博士,上海激光等离子体研究所研究员,第一研究室主任,主要从事激光聚变研究所需的高功率激光驱动器系统及单元技术研究。近年来,带领团队聚焦导致国际激光聚变点火受阻的关键问题之一:激光等离子体不稳定性问题,大胆创新,探索一种全新的驱动器技术路线——低相干激光驱动器。经过多年攻关,已取得了从低相干源的产生、低相干脉冲的传输放大、低相干脉冲的高效谐波转换到低相干脉冲的束匀滑等多项技术突破,在此基础上,建成世界首台也是目前唯一一台千焦级低相干激光驱动器装置。目前已在Optics Letters、APL Photonics、MRE、Optics Laser and Technology、IEEE Photonics Technology Letters等期刊发表论文40余篇。

图片

   低相干光有望成为惯性约束聚变过程中抑制甚至消除激光等离子体不稳定性的有效途径之一,因而引起了广泛关注。许多实验室尝试研制低相干光激光装置用于激光聚变研究,如日本的GEKKO XII、法国的PHEBUS、美国的PHAROS-III、俄罗斯的KANAL-2。但以前的研究在以下四个方面遇到了障碍:低相干脉冲的有效放大、高效频率转换、高通量和高功率密度输出、有效光束匀滑技术。

   本期Webinar将介绍研究团队在宽带低相干激光驱动器方面取得的最新进展,包括种子源产生、高效放大和传输、谐波转换、光束匀滑和精密光束控制等相关技术,以及团队研制的低相干激光驱动器。为获得低相干种子源,研究团队首次将超辐射发光二极管引入惯性约束聚变领域,在此基础上,实现了精密的时域整形(满足物理实验的要求)和光谱控制(满足后级放大中光谱和相干控制的需要),最终得到了微焦耳级时域低相干光脉冲种子。通过采用多级光谱控制和合理的放大器设计,实现了基于钕玻璃系统的大带宽时域低相干脉冲的高增益放大。在预放大级中获得了数十焦耳的输出脉冲,其带宽可达15 nm,相干时间仅为270 fs。通过预补偿技术,安全地实现了1000焦耳的低相干脉冲放大输出,其带宽为13 nm,相干时间仅为290 fs,对应的通量为4.5 J/cm^2,功率密度为1.5 GW/cm^2。根据在时域低相干脉冲谐波转换理论上取得的突破,利用DKDP晶体演示了效率高达70%的宽带时域低相干光倍频。此外,利用大口径KDP晶体,获得了能量为600 J、相干时间为300 fs的高能低相干倍频脉冲。基于脉冲的低相干特性,成功演示了将透镜阵列和诱导空间非相干结合在一起的光束匀滑技术,并取得了良好的匀滑效果。

   在上述一系列技术突破的基础上,研究团队成功研制出“昆吾”激光驱动器,该装置能够输出相干时间仅为300 fs的千焦级低相干激光。目前,该激光驱动器已经完成第一轮物理实验。该装置不仅为低相干激光驱动器的关键技术和系统集成技术提供了演示和验证平台,而且为高能密度物理(特别是激光等离子体相互作用)等物理研究提供了一种新型实验平台。

延伸阅读

V. A. Gribkov, I. V. Borovitskaya, E. V. Demina, et al. Application of dense plasma focus devices and lasers in the radiation material sciences for the goals of inertial fusion beyond ignition, Matter and Radiation at Extremes 5, 045403 (2020),

https://doi.org/10.1063/5.0005852

 

Tao Gong, Liang Hao, Zhichao Li, et al. Recent research progress of laser plasma interactions in Shenguang laser facilities, Matter and Radiation at Extremes 4, 055202 (2019),

https://doi.org/10.1063/1.5092446

 注:封面图片来自互联网。



本文经授权转载自“MRE期刊微信公众号
图片