本文是為美國政府的一個機構(gòu)發(fā)起的工作報告而準備的。美國政府或勞倫斯•利弗莫爾國家安全有限責(zé)任公司及其員工，均不作任何明示或暗示的保證，或?qū)τ谒嘎兜娜魏涡畔�、設(shè)備、產(chǎn)品或過程的準確性、完整性或有用性承擔(dān)任何法律責(zé)任或義務(wù)，或表示其使用不會侵犯私有權(quán)。本文中以商業(yè)名稱、商標、制造商或其他方式提及的任何特定商業(yè)產(chǎn)品、過程或服務(wù)不一定表明或暗示其得到美國政府或勞倫斯•利弗莫爾國家安全有限責(zé)任公司的認可、推薦或贊同。本文所表達的作者的觀點和意見不一定表述或反映美國政府或勞倫斯•利弗莫爾國家安全有限責(zé)任公司的看法和見解，不得用于廣告或產(chǎn)品宣傳的目的。 |m\7/&@< S'RRe84 C System Modeling of kJ-class Petawatt Lasers at LLNL
M. Y. Shverdin*, M. Rushford, M. A. Henesian, C. Boley, C. Haefner, J. E. Heebner, J. K.
Crane, C. W. Siders and C. P. J. Barty
Lawrence Livermore National Laboratory
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國家點火裝置（NIF）[2] 先進射線照相能力（ARC）[1]項目旨在產(chǎn)生70-100keV范圍內(nèi)的高能、超快的x射線，用于背光NIF目標。啁啾脈沖放大（CPA）激光系統(tǒng)將以1ps至50ps的可控脈沖持續(xù)時間產(chǎn)生千焦脈沖。系統(tǒng)復(fù)雜性需要復(fù)雜的仿真和建模工具，用于設(shè)計、性能預(yù)測和對實驗結(jié)果的理解。我們提供了ARC的簡要概述，介紹我們主要建模工具，并描述重要的性能預(yù)測。 yx#!2Z0hw
v 3[ZPc;; 激光系統(tǒng)（圖1）由全光纖前端組成，包括啁啾光纖布拉格光柵（CFBG）延伸器。通過最后的光纖放大器后，光束被分開到兩個孔徑并且在空間上成形。分束光首先產(chǎn)生再生放大器，然后在多通道釹玻璃放大器中放大[3]。接下來，將預(yù)放大的啁啾脈沖在時間上分成四個相同的脈沖并注入到一個NIF Quad。在NIF束線的輸出處，八個放大的脈沖中的每一個在單獨的折疊的四光柵壓縮器中被壓縮。壓縮器光柵對具有略微不同的溝槽密度，以實現(xiàn)緊湊的折疊幾何形狀并消除相鄰的光束串?dāng)_。脈沖持續(xù)時間可在前端使用小型機架安裝式壓縮機進行調(diào)節(jié)。 j(I(0Yyh
V?t*c [ 我們使用非序列光線追跡軟件FRED [4]，用于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計和布局。目前，我們的FRED模型包括從光纖前端到目標中心（圖2）。CAD設(shè)計的光機部件導(dǎo)入我們的FRED模型，以提供一個完整的系統(tǒng)描述。除了非相干光線追跡和散射分析，F(xiàn)RED使用高斯光束分解來模擬相干光束傳播。忽略非線性效應(yīng)，我們可以獲得系統(tǒng)不同時期的ARC光束的幾乎完整的頻域描述。 :JBt qpo2
Y|mtQ E?c 我們采用基于3D傅里葉的傳播軟件：MIRO [5]、Virtual Beamline（VBL）[6]和PROP [7]，可用于時域脈沖分析。這些軟件模擬非線性效應(yīng)，計算近場和遠場光束分布，并考慮放大器增益。 正確的系統(tǒng)設(shè)置的驗證是使用這些軟件的主要難點。VBL和PROP預(yù)測已經(jīng)廣泛用于NIF實驗，同時特定NIF光束線的驗證的描述已經(jīng)用于ARC。MIRO具有處理CPA的帶寬特定效應(yīng)的附加能力。NIF光束線的樣本MIRO模型如圖3所示。MIRO模型在窄帶寬模式下被基準化為VBL和PROP。 ,& ,XcbJ
r!w4Br0 開發(fā)各種模擬工具使我們對不同模型的預(yù)測進行交叉檢查，并增加其可信度。目前正在進行的初步實驗使我們能夠驗證和改進我們的模型，并幫助指導(dǎo)未來的實驗活動。 UHV"<9tk
N\ <riS9 圖1.突出顯示了CPA結(jié)構(gòu)的一個獨特形式的ARC系統(tǒng)的概略圖，在一個NIF光束線中產(chǎn)生兩個強脈沖
6-$95.Y2 
圖2.ARC系統(tǒng)的FRED模型提供一個系統(tǒng)級概述和各個組件的描述
