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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250284
摘要:
光纤激光技术历经多年发展，已在现代工业与科研领域奠定了不可或缺的重要地位。然而，传统性能优化方法在效率、速度、精度等方面存在显著局限，难以满足高性能、高效率应用场景的需求。机器学习与光纤激光的深度融合为光纤激光系统的多维度性能优化提供了全新技术范式，显著提升了激光性能并拓展了技术边界。介绍了机器学习的分类、适用范围及应用场景，并综述了近年来机器学习在光纤激光器件设计、光纤激光器仿真与预测、激光器与输出特性智能控制，以及激光特性参数测量与表征中的研究现状。基于当前研究在数据依赖性、泛化能力、可解释性、计算效率等方面的技术挑战，展望了机器学习在光纤激光领域的发展趋势。
光纤激光技术历经多年发展，已在现代工业与科研领域奠定了不可或缺的重要地位。然而，传统性能优化方法在效率、速度、精度等方面存在显著局限，难以满足高性能、高效率应用场景的需求。机器学习与光纤激光的深度融合为光纤激光系统的多维度性能优化提供了全新技术范式，显著提升了激光性能并拓展了技术边界。介绍了机器学习的分类、适用范围及应用场景，并综述了近年来机器学习在光纤激光器件设计、光纤激光器仿真与预测、激光器与输出特性智能控制，以及激光特性参数测量与表征中的研究现状。基于当前研究在数据依赖性、泛化能力、可解释性、计算效率等方面的技术挑战，展望了机器学习在光纤激光领域的发展趋势。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250289
摘要:
振荡-放大一体化光纤激光器因其兼具振荡器结构简单、抗反射性能优异以及放大器高效率等优势，在高功率激光领域展现出广阔的应用前景。从理论研究和实验研究两个维度综述了振荡-放大一体化光纤激光器的最新研究进展。在理论研究层面，重点梳理了包含模式不稳定效应及非线性效应的理论模型研究进展；在实验研究层面，按波长维度的常规波段、短波长、超连续谱归纳了单端输出振荡-放大一体化光纤激光器的研究成果，并梳理了双端输出结构的最新进展。基于上述分析，本文指出当前在理论模型普适性局限与系统性实验研究的不足，并对未来发展方向进行了展望。
振荡-放大一体化光纤激光器因其兼具振荡器结构简单、抗反射性能优异以及放大器高效率等优势，在高功率激光领域展现出广阔的应用前景。从理论研究和实验研究两个维度综述了振荡-放大一体化光纤激光器的最新研究进展。在理论研究层面，重点梳理了包含模式不稳定效应及非线性效应的理论模型研究进展；在实验研究层面，按波长维度的常规波段、短波长、超连续谱归纳了单端输出振荡-放大一体化光纤激光器的研究成果，并梳理了双端输出结构的最新进展。基于上述分析，本文指出当前在理论模型普适性局限与系统性实验研究的不足，并对未来发展方向进行了展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250270
摘要:
面向超高真空精密光学系统的迫切需求，对高性能石英真空窗的封接技术展开系统性研究。石英虽具备优异透光性，但其与金属封接时因热膨胀系数差异较大导致的界面应力集中与真空密封失效，一直是制约低漏率石英真空窗制备的关键技术瓶颈。针对这一难题，提出采用磁控溅射技术在石英焊接面依次沉积Ti/Mo/Cu/Ag多层膜系，构建具有热应力缓冲能力的梯度功能金属化层，实现了石英表面的有效金属化。扫描电镜观察表明，所制备膜层连续致密、结构均匀；纳米压痕实验进一步测得金属化层与石英基底的结合强度约为3.83 N，表明膜层附着牢固可靠。实验结果表明：基于该金属化方案所制备的真空窗口组件，其漏率低于10−12 Pa·L/s。该成果可广泛应用于同步辐射、量子测量及空间探测等领域，为高性能真空器件的发展提供了关键技术支撑。
面向超高真空精密光学系统的迫切需求，对高性能石英真空窗的封接技术展开系统性研究。石英虽具备优异透光性，但其与金属封接时因热膨胀系数差异较大导致的界面应力集中与真空密封失效，一直是制约低漏率石英真空窗制备的关键技术瓶颈。针对这一难题，提出采用磁控溅射技术在石英焊接面依次沉积Ti/Mo/Cu/Ag多层膜系，构建具有热应力缓冲能力的梯度功能金属化层，实现了石英表面的有效金属化。扫描电镜观察表明，所制备膜层连续致密、结构均匀；纳米压痕实验进一步测得金属化层与石英基底的结合强度约为3.83 N，表明膜层附着牢固可靠。实验结果表明：基于该金属化方案所制备的真空窗口组件，其漏率低于10−12 Pa·L/s。该成果可广泛应用于同步辐射、量子测量及空间探测等领域，为高性能真空器件的发展提供了关键技术支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250387
摘要:
超快强激光具有超快时域特性和高峰值功率特性。随着激光技术的迅猛发展，其脉冲重复频率也得到逐步提高，这种重频高功率飞秒激光为人类提供了前所未有的超快时间和超高强场等极端物理条件，为驱动产生新型超快粒子束源和强脉冲辐射源等前沿基础科学和交叉应用研究提供了新机遇、新途径和新方向。本文将主要介绍上海师范大学超快光物理研究团队基于重频高功率飞秒激光系统新建的新型超快光物理综合实验平台，以及近期围绕气体高次谐波、强太赫兹辐射源和高亮度超快电子束源产生及其相关应用研究方面所取得的研究进展，并简述了若干前沿物理的主要进展和未来的展望。
超快强激光具有超快时域特性和高峰值功率特性。随着激光技术的迅猛发展，其脉冲重复频率也得到逐步提高，这种重频高功率飞秒激光为人类提供了前所未有的超快时间和超高强场等极端物理条件，为驱动产生新型超快粒子束源和强脉冲辐射源等前沿基础科学和交叉应用研究提供了新机遇、新途径和新方向。本文将主要介绍上海师范大学超快光物理研究团队基于重频高功率飞秒激光系统新建的新型超快光物理综合实验平台，以及近期围绕气体高次谐波、强太赫兹辐射源和高亮度超快电子束源产生及其相关应用研究方面所取得的研究进展，并简述了若干前沿物理的主要进展和未来的展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250310
摘要:
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250382
摘要:
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250347
摘要:
报道了一种基于被动谐波锁模种子源的 GHz 重复频率飞秒光纤激光放大系统，实现了1～3 GHz范围内的稳定运行。系统采用两级放大器并结合色散管理技术，在全调谐范围内均保持稳定输出。在脉冲重复频率为3.1 GHz和2.0 GHz的条件下，分别实现了2.1 W的平均输出功率和195 fs的最窄脉冲宽度，且相应放大后的边模抑制比均保持在33 dB以上。结果表明，该方案能够在宽频率范围内实现稳定的高功率放大与脉冲压缩，为高重复频率超快光纤激光的应用奠定了实验基础。
报道了一种基于被动谐波锁模种子源的 GHz 重复频率飞秒光纤激光放大系统，实现了1～3 GHz范围内的稳定运行。系统采用两级放大器并结合色散管理技术，在全调谐范围内均保持稳定输出。在脉冲重复频率为3.1 GHz和2.0 GHz的条件下，分别实现了2.1 W的平均输出功率和195 fs的最窄脉冲宽度，且相应放大后的边模抑制比均保持在33 dB以上。结果表明，该方案能够在宽频率范围内实现稳定的高功率放大与脉冲压缩，为高重复频率超快光纤激光的应用奠定了实验基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250298
摘要:
Background Purpose Methods Results Conclusions
The reaction kinetics in lasers often involves a lots of excited state species. The mutual effects and numerical stiffness arising from the excited state species pose significant challenges in numerical simulations of lasers. The development of artificial intelligence has made Neural Networks (NNs) a promising approach to address the computational intensity and instability in Excited State Reaction Kinetics (ESRK).
However, the complexity of ESRK poses challenges for NN training. These reactions involve numerous species and mutual effects, resulting in a high-dimensional variable space. This demands that the NN possess the capability to establish complex mapping relationships. Moreover, the significant change in state before and after the reaction leads to a broad variable space coverage, which amplifies the demand for NN's accuracy.
To address the aforementioned challenges, this study introduces the successful sequence-to-sequence learning from large language learning into ESRK to enhance prediction accuracy in complex, high-dimensional regression. Additionally, a statistical regularization method is proposed to improve the diversity of the outputs. NNs with different architectures were trained using randomly sampled data, and their capabilities were compared and analyzed.
The proposed method is validated using a vibrational reaction mechanism for hydrogen fluoride, which involves 16 species and 137 reactions. The results demonstrate that the sequential model achieves lower training loss and relative error during training. Furthermore, experiments with different hyperparameters reveal that variation in the random seed can significantly impact model performance.
In this work, the introduction of the sequential model successfully reduced the parameter count of the conventional wide model without compromising accuracy. However, due to the intrinsic complexity of ESRK, there remains considerable room for improvement in NN-based regression tasks for this domain.
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250393
摘要:
针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（30.3786 nm）处光谱分辨为0.001 4 nm，满足激光诱导极紫外光谱的高精度分析要求。
针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250219
摘要:
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250337
摘要:
多级同步感应线圈炮的电枢出口速度受线圈-电枢发射系统的结构参数、材料参数及线圈激励电路参数等多种因素的综合影响。由于电枢出口速度直接取决于其受到的轴向电磁力，而电磁力与线圈电流和电枢感应涡流等因素正相关，因此增大电枢出口速度的本质是增大电枢所受电磁力或电枢感应涡流。为探究线圈发射中影响出口速度的因素，基于等效电路模型探讨了提高出口速度的理论路径；并以5级线圈驱动32 kg电枢为研究对象，利用有限元软件Ansys Maxwell仿真分析了影响出口速度的因素。主要结论如下：等效电路分析表明，减小回路总电感可提高出口速度；在实际发射系统中，减小单级线圈匝数、降低矩形导线截面形状因子（径向宽/轴向宽）、增大电枢厚度与长度、减小线路电感，均可提高电枢出口速度；其中，线圈匝数由48匝降至24匝时，出口速度提升5.2%；电枢长度由110 mm增大至440 mm时，出口速度提升15.3%。最终仿真实现5级线圈驱动32 kg电枢的出口速度达202.1 m/s，发射效率为33.3%。本文研究结果为设计多级同步感应型线圈发射实验方案提供了一定的理论支撑。
多级同步感应线圈炮的电枢出口速度受线圈-电枢发射系统的结构参数、材料参数及线圈激励电路参数等多种因素的综合影响。由于电枢出口速度直接取决于其受到的轴向电磁力，而电磁力与线圈电流和电枢感应涡流等因素正相关，因此增大电枢出口速度的本质是增大电枢所受电磁力或电枢感应涡流。为探究线圈发射中影响出口速度的因素，基于等效电路模型探讨了提高出口速度的理论路径；并以5级线圈驱动32 kg电枢为研究对象，利用有限元软件Ansys Maxwell仿真分析了影响出口速度的因素。主要结论如下：等效电路分析表明，减小回路总电感可提高出口速度；在实际发射系统中，减小单级线圈匝数、降低矩形导线截面形状因子（径向宽/轴向宽）、增大电枢厚度与长度、减小线路电感，均可提高电枢出口速度；其中，线圈匝数由48匝降至24匝时，出口速度提升5.2%；电枢长度由110 mm增大至440 mm时，出口速度提升15.3%。最终仿真实现5级线圈驱动32 kg电枢的出口速度达202.1 m/s，发射效率为33.3%。本文研究结果为设计多级同步感应型线圈发射实验方案提供了一定的理论支撑。
