SBS百皮秒脉冲压缩特性的研究
近年来能源问题亟待解决,而激光惯性约束核聚变(ICF)是一种解决能源危机的有效途径,一旦实现将会从根本上解决能源短缺的问题。冲击点火是近年来提出的一种重要的激光惯性约束核聚变点火方式,在冲击点火的过程中要求获得高能量的百皮秒激光脉冲。通过SBS脉冲压缩获得的百皮秒脉冲不但具有装置结构简易、成本低廉、能量转换效率高及脉冲压缩率高等特点,同时由于相位共轭的特性还可以显著改善激光光束质量。本文采用理论与实验相结合的方式,从泵浦参数、结构参数及SBS介质参数三方面对SBS百皮秒脉冲压缩特性如Stokes压缩脉宽、SBS能量反射率及Stokes脉冲波形稳定性方面进行详尽的研究,最终寻求出适合SBS百皮秒脉冲压缩的新型介质。 本论文首先利用半经典Maxwell方程结合含声波场对时间二阶导数项的Navier-Stokes方程,建立一维瞬态SBS脉冲压缩理论模型。再对理论模型进行离散化,给出光波场和声波场的离散化迭代格式,编制程序用于SBS百皮秒脉冲压缩规律的数值模拟,同时讨论了程序空间的细分程度对计算结果的影响。 其次,数值模拟泵浦参数、结构参数和SBS介质参数三方面对Stokes压缩脉宽及SBS能量反射率的影响规律,从模拟结果上看,对一种介质来说,泵浦参数和结构参数存在最佳值。而对介质参数来说,当声子寿命较长(一般大于0.6ns)时,Stokes压缩脉宽主要由介质的声子寿命决定;当声子寿命较短时,其脉宽主要由介质的声子寿命与增益系数共同决定,且τ/g的比值越小,得到的脉宽越窄。通过对各类介质的化学结构和SBS特性进行分析,找出吸收系数低、负载能力高、声子寿命短且增益系数适中的新型SBS介质,并测定或计算SBS参数。 最后,采用SBS紧凑双池结构,结合理论模拟结果选定合理地泵浦参数和结构参数,利用具有良好SBS特性的全氟碳系列介质FC-43、FC-70和FC-770进行SBS百皮秒脉冲压缩特性的实验研究。主要对Stokes压缩脉宽、SBS能量反射率以及Stokes脉冲波形稳定性三方面的压缩特性结果进行分析,从而寻求出适合SBS百皮秒脉冲压缩的新型介质。结果表明,在相同实验条件下,上述三种介质中,FC-70得到的压缩脉宽是最窄的且其随机性小,波形较稳定;三者的最高SBS能量反射率在忽略反射损耗的条件下均可达到80％以上。从这样看来,FC-70压缩的效果要好于其他两种介质,更适合于SBS百皮秒脉冲压缩的产生。
受激布里渊散射;百皮秒脉冲压缩;SBS介质参数;数值模拟
哈尔滨工业大学
硕士
物理电子学
哈斯乌力吉
2013
中文
O437.2
67
2014-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）