驅動神光Ⅱ雷射相干性對背向散射影響研究

2020-11-27 OFweek維科網

　　神光Ⅱ裝置建於上個世紀90年代，是當前我國規模最大、國際上為數不多的高性能高功率釹玻璃雷射裝置。它在規模上處於世界上正在運行的同類裝置的第四位，2000年運行以來性能穩定，光束質量及運行輸出指標要求已與當今國際高水平的大型雷射驅動器光束輸出質量水平相當，具備了高水平運行的綜合技術能力。該裝置上進行的物理實驗已取得一系列階段性重大成果，其中慣性約束聚變直接驅動打靶，獲得單發4×10中子，是國際同類裝置獲中子產額的最好水平，為我國慣性約束聚變研究做出了重大貢獻。

　　神光Ⅱ為我國慣性約束聚變、X光雷射、材料在極高壓狀態下的參數測量等前沿領域開展科學研究提供不可替代實驗手段，是該領域的重要實驗平臺。近日，研究人員利用神光裝置雷射對背向散射的影響研究。

　　實驗利用「神光Ⅱ」高功率雷射裝置輸出兩路雷射進行，如圖1所示。

　　圖1 實驗光路示意圖

　　1#雷射水平入射，3#雷射從斜下方入射，兩路雷射以約42的夾角點聚焦疊加輻照Au平面靶，焦斑尺寸約f120mm。雷射均為倍頻，波長527nm，脈衝寬度約1ns，能量約250J。因為主要關心的是背向散射變化情況，所以在實驗中採用f25mm的平面小口逕取樣鏡取樣的方法來獲得部分背向散射信號進行測量。背向散射的主要成分為SBS和SRS，分別對兩路的SBS能量、SRS能量進行了測量，測量光路如圖2所示。

　　圖2 1#背向散射測量光路排布示意圖

　　各個元件以及測量儀器在實驗過程中保持不動，以保證所記錄的數據之間具有可比性。

　　利用雷射都是線偏振光的特點，改變其中一路雷射的偏振方向，如轉動90°的情況下，倍頻轉換效率保持不變，但是從倍頻晶體中出射的雷射的偏振方向卻發生了90°的變化。因此，通過旋轉3#的倍頻晶體，實現了兩種不同的相干情況。利用參數ζ = cosq來表徵相干的狀態，其中q為兩束雷射偏振方向的空間夾角。

　　實驗結果

　　圖3給出了不同相干條件下1#和3#SBS、背向散射的能量測量歸一化後的結果，可以明顯看出，隨著兩束雷射相干程度ζ的增加，四組數據呈現一致的增長趨勢。在其他條件不變、只改變兩路驅動雷射之間的束間相干條件時，SBS、SRS能量都明顯地增長，表明兩束雷射存在著較強的束間相干性，並直接影響到背向散射。

　　圖3 SBS、SRS背向散射能量測量結果

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