面向ICF冲击点火的SBS百皮秒脉冲压缩及放大特性研究

To obtain a hundred picoseconds laser pulse with high peak power and high energy apply to Inertial Confinement Fusion(ICF) shock-ignition driver, this project will investigate high energy SBS hundred picoseconds pulse compression and amplification to obtain compressed laser pulse with 200 picoseconds pulse width and 10 times SBS amplification. Meanwhile, the compression limit of SBS pulse will be determined, novel SBS medium with low absorption, high load and short life will be desgned and preparation, the effect of parameters of pump, structural and medium on SBS pulse compression and amplification performance will be studied. Finally, feasibility analysis of laser pulse with kilojoule and hundred picoseconds through SBS technology will be given. The research result will provide a most straightforward and economical technique for ICF shock-ignition.

针对ICF冲击点火激光驱动器对高峰值功率高能量百皮秒激光脉冲的需求，本申请项目将开展高能量受激布里渊散射（SBS）百皮秒脉冲压缩及放大特性研究，获得200ps的压缩激光脉冲，并进行10倍以上的布里渊放大。同时，确定SBS脉冲波形压缩极限；设计和制备低吸收、高负载、短寿命的新型SBS介质；研究泵浦参数、结构参数、介质参数对SBS百皮秒脉冲压缩及放大特性的影响规律；最终给出利用SBS技术获得千焦耳级脉冲能量和百皮秒脉冲宽度的激光脉冲输出的可行性判断。研究成果将为ICF冲击点火提供一种最直接、最节约成本的技术途径。

本项目开展了受激布里渊散射（SBS）百皮秒脉冲压缩及放大特性的研究。获得了泵浦参数、结构参数、介质参数对SBS百皮秒脉冲压缩及放大特性的影响规律。利用紧凑双池SBS系统获得了200 ps左右的激光脉冲波形，最窄压缩脉冲宽度为175 ps。布里渊放大效率达到了10倍以上，最佳布里渊功率放大效率达到了17倍。确定了SBS脉冲压缩极限与介质声子寿命之间的关系，介质声子寿命越短，压缩脉冲宽度就越窄，声子寿命小于0.6 ns的SBS介质均获得了200ps左右的压缩脉冲宽度。寻找出了低吸收、高负载特性的全氟碳系列新型SBS介质（如FC-70、FC-43、FC-40、FC-3283、FC-770、FC-72、FC-75、HT-170、HT-110、PF-5060等），并测定或计算出了新介质的SBS参数，上述新介质均表现出了优异的SBS脉冲压缩和布里渊放大特性。该研究成果对于SBS脉冲压缩和放大技术为ICF冲击点火提供激光光源具有一定的参考意义。