2-56 激光高压物态方程实验

傅思祖 顾 援 孙玉琴 黄秀光 吴江 何钜华 马民勋 周关林 万炳根 王世绩

　　材料的高压状态方程在诸多学科领域中都具有重要的科学应用价值。利用高功率激光开展材料状态方程研究是一条实验室新途径,目前正朝着高精度、超高压力及实现材料状态方程绝对测量等方向不断拓展。

　　首先，实验室激光状态方程实验必须实现靶面的均匀辐照，因此必须对神光Ⅱ器件四束叠加均匀照明系统进行实验考核。一是利用一套特殊的光学成像放大系统对焦斑进行放大并成像在CCD记录仪上，从而直接测量小能量情况下焦斑上光强的空间分布均匀性；二是利用四束叠加的光束驱动平面靶，并用条纹相机记录观测靶背发光信号的平面性，从而间接测量驱动激光的空间均匀性。为此，研制的针对1.06mm基频激光的组合光学成像放大系统可用于直接测量小能量下约f 650mm焦斑光强，其空间成像分辨率近2mm；同时，研制针对靶背发光信号成像放大的光学系统，它可以间接测量四束叠加的驱动激光空间均匀性，其针对靶背可见发光信号的空间成像分辨率达到1.5mm。

　　这样，一旦神光Ⅱ器件正式运转，即可对其四束叠加均匀照明系统进行实验考核。其次，为了实现高精度的实验测量，必需对条纹相机等时间诊断仪器进行精密的扫速标定。因此，一台YAG主被动锁模激光器被研制完成并被用作标定光源；该激光器利用一个同步声光锁模调制器，使激光器实现每秒一次的激光包络输出，包络中单脉冲宽度约为几百皮秒；利用旋光晶体及高压雪崩管电路实现了激光器的选脉冲；同时，利用染料调Q技术使输出脉冲宽度达到小于50ps的水平，从而可以使其成为较为可靠的标定用光源。

　　在实验室激光状态方程实验中，利用飞片技术是提高材料中冲击压力的有效途径之一,但必须搞清飞片运动的动力学特性及飞片碰靶情况下靶内冲击波的传播特性，为此，设计了飞片椏涨粭斜面靶及飞片椥鼻粭平面靶二种靶型的研究实验方案（见图1），前者研究飞片撞靶情况下靶内激波的传播特性，后者研究飞片飞行过程的动力学特性。在已完成研制的靶部件研制中，其参数及制作精度分别为飞片(D d/ d< 1% ,Ra50nm),平面靶(Dd/ d<1% , Ra50nm), 空腔体(Dd» 1mm,< Ra50nm), 斜腔体（30°，Ra300nm），斜面靶 (5°,Ra100nm)。这样，实验最终的压力测量精度将好于5％。

　　这里，如何实现飞片与靶的对称碰撞或近似对称碰撞，以及飞片碰靶后如何在靶内相当的厚度范围内实现冲击波的稳定传播是实验成败的关键。已完成的数值模拟及简单的解析模型计算结果表明了实现这一目标的可能性，同时也给出了靶物理参数的设计原则。