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1、激光慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion,ICF)可以獲得巨大的能量,是有效解決未來(lái)能源危機(jī)和國(guó)防安全問(wèn)題的重要途徑之一,特別是激光慣性約束核聚變提出的一種全新的沖擊點(diǎn)火方案,而沖擊點(diǎn)火迫切需要百皮秒脈沖的產(chǎn)生;同時(shí),百皮秒激光脈沖在激光等離子體的產(chǎn)生,極紫外(EUV)光刻技術(shù),湯姆遜散射激光雷達(dá)(LIDAR)診斷以及激光醫(yī)療等方面也起到非常重要的應(yīng)用,因此獲得百皮秒量級(jí)的激光脈沖具有重要的實(shí)際意義。<
2、br> 本論文研究了基于受激布里淵散射(SBS,stimulated Brillouin scattering)脈沖壓縮技術(shù),相比于其他脈沖壓縮具有高的壓縮比和高能量轉(zhuǎn)換效率,工程造價(jià)低、放大效率高的特性。研究表明,介質(zhì)對(duì)SBS百皮秒脈沖壓縮有重要的影響。本文主要通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)SBS脈沖壓縮中的介質(zhì)進(jìn)行研究,理論上研究了介質(zhì)參數(shù)對(duì)Stokes脈寬的影響規(guī)律,實(shí)驗(yàn)上選取了四種介質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比性研究及理論驗(yàn)證,獲得了Stokes脈
3、沖寬度為200ps甚至更窄的激光脈沖輸出,給出了影響SBS百皮秒脈沖的主要介質(zhì)參數(shù),并找出了能替代FC-40的新型介質(zhì)。
首先,利用了SBS脈沖壓縮過(guò)程的理論模型。通過(guò)考慮保留聲波場(chǎng)的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)項(xiàng),采用泵浦光的自發(fā)散射作為SBS的起始源,結(jié)合時(shí)間和空間的算法建立數(shù)值計(jì)算模型,最后編寫(xiě)程序代碼;通過(guò)與國(guó)外參考文獻(xiàn)對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了模擬程序的正確性。
其次,研究了不同介質(zhì)參數(shù)對(duì)Stokes脈沖寬度和SBS能量轉(zhuǎn)換效率的
4、影響規(guī)律。分析了Stokes脈沖寬度隨不同介質(zhì)參數(shù)(如:聲子壽命、增益系數(shù)、折射率和聲速)的變化情況以及不同介質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)不同聲波場(chǎng)變化的情況;采用了歸一化算法進(jìn)一步分析了四種介質(zhì)參數(shù)對(duì)Stokes脈沖寬度影響的優(yōu)先級(jí)別,并在理論上指出了影響SBS百皮秒脈沖壓縮的主要介質(zhì)參數(shù)。
最后,選取了四種不同參數(shù)的介質(zhì)在緊湊雙池結(jié)構(gòu)下進(jìn)行對(duì)比性實(shí)驗(yàn)研究及理論驗(yàn)證。從實(shí)驗(yàn)上初步研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的SBS脈沖壓縮特性,確保Stokes脈沖的穩(wěn)
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