全氟碳系列介質(zhì)的SBS百皮秒脈沖壓縮及布里淵放大特性研究.pdf

1、激光慣性約束聚變（ICF）作為解決能源危機(jī)的潛在手段之一，受到各國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)的高度重視。為制造滿足沖擊點(diǎn)火要求的200ps脈寬、千焦耳以上能量、單峰值功率達(dá)數(shù)十太瓦的激光脈沖，受激布里淵散射（SBS）脈沖壓縮及布里淵放大技術(shù)逐步走入視野。受激布里淵散射擁有相位共軛、高脈沖能量轉(zhuǎn)化率、高增益等特點(diǎn)，是最簡(jiǎn)單、實(shí)用的壓縮高功率激光脈沖寬度實(shí)現(xiàn)沖擊點(diǎn)火的方法。本文從理論與實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度對(duì)百皮秒脈沖壓縮及布里淵放大過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。以此來

2、確定在低能量下，各參數(shù)對(duì)脈沖壓縮及布里淵放大過程的影響。
　　本文首先根據(jù)受激布里淵散射原理建立自發(fā)起源模型和布里淵放大的物理模型。依據(jù)Maxwell方程以及Navier-Stokes方程，采用適當(dāng)?shù)慕品椒ê蛿?shù)學(xué)手段進(jìn)行離散化，最終得到可用于Matlab數(shù)值仿真的布里淵放大模擬表達(dá)式。從泵浦參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和介質(zhì)參數(shù)角度對(duì)SBS脈沖壓縮與布里淵放大過程的變化給予理論模擬。數(shù)值分析各參數(shù)對(duì)脈寬壓縮過程中壓縮脈寬、能量反射率和布里淵放

3、大過程中抽運(yùn)能量提取率、種子能量放大率及脈寬壓縮率的影響規(guī)律。從介質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與SBS特性的關(guān)系入手，探索尋找新型全氟碳系列介質(zhì)。根據(jù)SBS作用原理提出PF-5060、FC-43、FC-70等高負(fù)載、低吸收、短壽命的全氟碳系列新型 SBS介質(zhì)，并給出介質(zhì)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。通過理論計(jì)算該系列介質(zhì)在532nm波長(zhǎng)下的聲子壽命、增益系數(shù)、布里淵頻移等參數(shù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量介質(zhì)吸收系數(shù)和部分光學(xué)擊穿閾值。采用雙級(jí)SBS脈沖壓縮結(jié)構(gòu)，依據(jù)模擬結(jié)果確定最佳結(jié)構(gòu)參

4、數(shù)，開展介質(zhì)參數(shù)對(duì)百皮秒脈沖產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)研究。首先選擇同類分子結(jié)構(gòu)的全氟胺系列介質(zhì)進(jìn)行對(duì)比性研究，討論介質(zhì)聲子壽命對(duì)最窄壓縮脈寬、壓縮穩(wěn)定度和能量反射率的影響規(guī)律。得到聲子壽命越小，相同條件下所能壓縮的脈沖寬度越窄而且穩(wěn)定度越好的規(guī)律結(jié)論。然后選擇分子結(jié)構(gòu)和聲子壽命均有較大差異的全氟聚醚系列和全氟烴系列介質(zhì)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以驗(yàn)證，最終確定規(guī)律的正確性。根據(jù)布里淵放大理論模擬結(jié)果，依靠現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器械和條件，就布里淵放大過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)上的探索