2-82  倍频激光直接驱动透镜列阵均匀照明系统的优化设计与实验考核

黄秀光  傅思祖  吴  江  叶君建  舒  桦  周华珍  顾  援

在目前“神光”-Ⅱ器件尚不具备其它更为先进的束匀滑手段的前提下，2004年对透镜列阵束匀滑系统作了进一步的优化设计，以改善和提高靶面光强均匀性。在进行大量计算和比对的基础上，设计了如表1所列的3套新的列阵透镜参数。3套均匀化系统的焦斑尺寸大小基本一样，这是因为实验对此有一定的要求，但对冲击波平面性有很大影响的衍射调制周期有较大的差别，这可能成为决定冲击波平面性好坏的关键所在。

表 1  列阵镜设计参数表

实验通过用条纹相机测量平面靶靶背冲击发光信号的平面性来间接考核大能量倍频激光辐照下焦斑光强的空间分布。结果表明，随着列阵单元的增加，冲击波平面性不断改善，但当单元数增加到一定的数目后冲击波平面性反而变差，这可能是因为尽管随着单元数的增加，光束分割的更小，但同时其菲涅耳数减少，衍射调制周期增大，当增大到一定程度后，超过了电子热力学横向抹平能力时，反而使冲击波平面性变差。比较2003年的实验(图1a，当时设计的针对单路倍频激光直接驱动的透镜列阵均匀辐照系统的空间束匀滑效果尚难于获得高质量的平面冲击波，2004年选用新设计的N =121单元的透镜列阵均匀辐照系统后，冲击平面性有明显改善(图1(b))，冲击波平面性(RMS)提高约1倍，基本能满足高精度测试条件下精密状态方程实验的要求。

对用于正式实验的2004-2#冲击波平面性的特性作细致的实验研究，研究了冲击波平面性随靶厚变化以及随离焦量变化的特性，结果表明，随着靶厚的增加，冲击波平面性变差，平面区变小。冲击波平面性随着离焦量的变化成一定的周期性变化，焦点处的冲击波平面性最好。