Z箍缩实验研究中探针激光脉冲的受激布里渊压缩

摘要

探针光系统应用于Z箍缩内爆等离子体的诊断可以得到等离子体密度和磁场位形的分布信息，其空间分辨本领取决于光探针脉冲的宽度。根据受激布里渊散射(SBS)理论，入射到介质中的激光强度达到一定阈值后会被介质中声子造成的超声光栅散射产生后向传播的斯托克斯光。进一步，斯托克斯光、声子与入射激光相互耦合导致激光能量向斯托克斯光转移。在稳态受激布里渊散射过程中产生的斯托克斯光具有时间上的压缩效应，脉冲宽度小至介质中的声子寿命量级；而通过耦合作用可以使种子光的能量高效的被放大。本文以受激布里渊散射为理论依据，对现有探针光系统的脉冲宽度压缩进行理论和实验研究。本文主要包括以下研究内容：测量了以CCl4为介质的长焦距振荡池的SBS阈值以及种子光的脉冲宽度，对种子光在阈值附近的特征进行分析；根据稳态受激布里渊散射的理论分析结果对放大池中的种子光能量增长做了数值计算，得出放大池长度、种子光与泵浦光相对时间延迟对能量转换效率的影响以及压缩后输出脉冲的光强的时间、空间分布特性；根据种子光的实验测量结果和放大过程的计算结果提出了振荡池-放大池脉冲压缩系统的设计方案。本文的研究表明，以CCl4为介质的长焦距振荡池可以获得宽度为700ps～1.2ns的斯托克斯脉冲；将此脉冲引入放大池作为种子光，通过与2.0J泵浦光的耦合作用，种子光能量可以被放大至1.2J，而脉冲宽度约为2ns。

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第一章引言

1.1 Z箍缩物理研究简介

1.2 Z箍缩内爆物理诊断

1.3探针光脉冲的压缩

第二章Z箍缩实验诊断中的探针光系统

2.1 Z箍缩基本物理过程

2.1.1平衡箍缩

2.1.2动力箍缩

2.2等离子体光学探测的特点

2.2.1探针光与等离子体的相互作用

2.2.2激光光源的选择

2.3探针光系统的组成与同步技术

2.3.1探针光系统的组成

2.3.2探针光与加速器电流的精密同步

第三章受激布里渊散射理论描述

3.1自发布里渊散射

3.2受激布里渊散射

3.2.1受激布里渊散射的基本方程

3.2.2受激布里渊散射的稳态解

3.2.3瞬态解

3.3脉冲压缩装置的结构特点

3.4双池结构中的SBS发生器与SBS放大器

3.4.1 SBS发生器与阈值

3.4.2 SBS放大器

第四章脉冲压缩系统的设计与实验结果

4.1振荡池的设计

4.1.2 SBS介质的特性

4.1.2聚焦结构

4.2振荡池部分的实验结果与分析

4.3放大池系统设计与数值模拟

第五章结论及后续工作展望

致 谢

参考文献