ICF高功率KrF準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖整形及穩(wěn)定性研究.pdf

1、由慣性約束聚變（Inertial Confinement Fusion，ICF）獲得的氘氚（DT）慣性聚變能源，為新型可靠潔凈高效能源，其聚變靶丸所使用的氘氚(DT)在海水中含量極高，可供人類利用數(shù)百年。本論文基于“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置對自發(fā)輻射放大脈沖應(yīng)用于ICF點火研究的需求，對氟化氪準(zhǔn)分子激光器輸出的248nm自發(fā)輻射放大脈沖進(jìn)行了一系列關(guān)于短脈沖獲取、脈沖整形及脈沖堆積整形穩(wěn)定性等方面的研究。為獲得高穩(wěn)定度的脈寬

2、納秒級自發(fā)輻射放大脈沖提供了理論依據(jù)和技術(shù)方案，為自發(fā)輻射放大脈沖整形提供了技術(shù)方案，并針對如何提高自發(fā)輻射放大脈沖波形的穩(wěn)定性開展了相關(guān)的研究。
　　首先，建立了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的理論模型，研究了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的機(jī)理。通過分析，得到了分時淬滅法中相對延時和相對強(qiáng)度的近似表達(dá)式，并利用放電腔中自發(fā)輻射放大脈沖放大理論的研究結(jié)果，進(jìn)行了數(shù)值模擬計算，對獲取自發(fā)輻射放大

3、脈沖短脈沖的效果進(jìn)行了預(yù)判，從理論上分析了分時淬滅法獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖理論的可行性和實用性。利用該理論對獲取自發(fā)輻射放大短脈沖的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬研究，優(yōu)化分時淬滅法獲取自發(fā)輻射放大短脈沖實驗的參數(shù)設(shè)計，提高短脈沖獲取效率。
　　其次，設(shè)計并優(yōu)化了氟化氪準(zhǔn)分子自發(fā)輻射放大脈沖分時淬滅法短脈沖獲取的實驗方案，并進(jìn)行了實驗研究。研究了全反射鏡的位置、相對于主光軸偏離距離、相對于主光軸縱向偏轉(zhuǎn)角等參數(shù)對獲取短脈沖的影響。通過數(shù)據(jù)優(yōu)

4、化選擇，確定了最佳參數(shù)，初始脈沖寬度為16.06±0.42ns，獲得了2.59±0.05ns的自發(fā)輻射放大脈沖，脈寬縮短了大約6.2倍。分析了脈沖寬度的穩(wěn)定性，脈沖寬度變化幅度的絕對值由±0.42ns減小至±0.05ns，減小了8.4倍；相對值由2.5％減小至1.9%，減小了0.6%。證明了該方法可以有效的獲取自發(fā)輻射放大脈沖短脈沖，并提高結(jié)果的穩(wěn)定性。
　　然后，建立了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的理論模型和整形結(jié)果穩(wěn)定性的評價標(biāo)

5、準(zhǔn)，數(shù)值模擬給出了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形的規(guī)律，利用該模型對自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形的子脈沖數(shù)量、脈沖寬度、平頂寬度、平頂平整度、平頂穩(wěn)定性等問題進(jìn)行數(shù)值模擬研究?；诜窍喔山M束，采用自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形技術(shù)進(jìn)行了平頂或近平頂波形獲取的方案設(shè)計及參數(shù)選取，提高了自發(fā)輻射放大脈沖堆積整形結(jié)果的穩(wěn)定性和獲取預(yù)期平頂波形的能力。
　　最后，利用“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置前端，構(gòu)建了自發(fā)輻射放大脈沖堆積法整形實驗裝置

6、，并優(yōu)化了參數(shù)，進(jìn)行了脈沖堆積整形實驗。得到脈寬5.29ns、平頂寬度2.35ns、平頂平整度3.26%，平頂平整度穩(wěn)定性1.17%的脈沖波形；實驗數(shù)據(jù)的分析結(jié)果為，脈寬5.21±0.04ns、平頂寬度2.41±0.05ns、平頂平整度4.69±0.60%，平頂平整度穩(wěn)定性1.45±0.20%，實驗結(jié)果驗證了理論模型的正確性和評價標(biāo)準(zhǔn)的適用性。實驗結(jié)果表明，采用該方法可以獲得較高穩(wěn)定性脈沖堆積整形結(jié)果，并驗證了“天光一號”高功率氟化氪準(zhǔn)