[發明專利]基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統

在審

• 申請號: 201410566711.5
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104283106A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 林宏奐;黃志華;王建軍;許黨朋;張永亮
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01S4/00
• 分類號: H01S4/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

?本發明屬于利用堆積啁啾脈沖序列與脈沖電子束或者靶材料相互作用產生高通量輻射源的領域，具體涉及一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統。

背景技術

在高能量密度物理診斷、材料科學研究和生物科學研究中都需要用短脈沖高強度的輻射源作為診斷源，包括X射線源與粒子輻射源。在一些瞬態動力學機制研究中，需要研究物理、化學或者生物過程在短時間內的高時間分辨動態演化特征。目前，基于高峰值功率激光脈沖與脈沖電子束或者靶材料相互作用所產生的高強度的短脈沖輻射源的方法已經廣泛應用于科學研究當中。為了提高激光脈沖的峰值功率，激光系統通常采用啁啾脈沖放大的方法，最終通過壓縮器獲得脈寬為皮秒甚至飛秒級的高峰值功率的激光脈沖。然而，現有方法產生的光源相鄰脈沖間隔太大，只能實現單時間點狀態診斷而無法研究納秒時間尺度內的瞬態動力學過程。考慮到啁啾脈沖堆積可以在納秒尺度內產生一串時間間隔可調的、波形包絡可調的脈沖序列，經啁啾脈沖放大并壓縮后能夠產生一串高峰值功率的整形超短脈沖序列，再經與脈沖電子束或者靶材料相互作用可以產生序列脈沖輻射源，因而可以作為瞬態動力學機制研究的有力手段。與此同時，激光脈沖序列總長度的增加有利于從激光放大器中提取更高的能量，從而獲得更高的輻射源強度。

發明內容

為克服傳統的基于單一激光脈沖的輻射源產生系統只能用于單時間點狀態診斷的缺點，本發明提供一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統。本發明在傳統的啁啾脈沖放大激光系統中增加了啁啾脈沖堆積子系統，能夠獲得納秒尺度內的高峰值功率超短脈沖序列，用以產生序列短脈沖輻射源，從而拓展瞬態動力學機制的研究能力。

本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統含有鎖模激光器、脈沖降頻器、脈沖堆積器、脈沖展寬器、預放大器、主放大器、脈沖壓縮器、超短激光脈沖序列、脈沖電子束和X射線源脈沖序列。鎖模激光器用于產生具有一定帶寬的高重頻激光脈沖種子源；脈沖降頻器用于降低種子源的重復頻率；脈沖堆積器用于分束延時再堆積成激光脈沖序列；脈沖展寬器用于展寬脈沖寬度以便于后續激光放大的能量提取；預放大器用于提供高激光增益；主放大器用于獲得高脈沖能量輸出；脈沖壓縮器用于壓縮放大后的脈沖序列，獲得高峰值功率的超短激光脈沖序列；脈沖電子束用于與超短激光脈沖序列相互作用產生X射線源脈沖序列。

本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統的工作原理是：鎖模激光器產生的具有一定帶寬的高重頻啁啾脈沖種子源首先經脈沖降頻器將重復頻率降至物理實驗所需的水平。降頻后的脈沖經脈沖堆積器獲得激光脈沖序列，然后進入脈沖展寬器進行脈沖展寬。展寬后的激光脈沖序列經預放大器放大獲得高能量增益，經主放大器放大獲得高能量輸出。放大后的激光脈沖序列進入脈沖壓縮器中將各子脈沖的脈寬進行壓縮以獲得高峰值功率的超短激光脈沖序列。高峰值功率的超短激光脈沖序列與時間同步的脈沖電子束相互作用，產生高強度的X射線源脈沖序列。

本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統中的各器件可以采用塊狀固體激光系統或者光纖激光系統中的相關器件。脈沖展寬與脈沖堆積的順序可以互換。對電子、質子或中子等粒子輻射源，將末端的脈沖電子束替換為對應的靶材料。

本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統在產生高峰值功率的超短激光脈沖序列的同時，增加了總的激光脈沖寬度，從而增大了總的脈沖提取能量，進而在堆積脈沖序列長度內獲得了更高的輻射源強度，使用效果好。

附圖說明

圖1為本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統的實施例1的結構框圖；

圖2為本發明的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產生系統的實施例2的結構框圖；

圖中，1.鎖模激光器????2.脈沖降頻器????3.脈沖堆積器????4.脈沖展寬器????5.預放大器????6.主放大器????7.脈沖壓縮器????8.超短激光脈沖序列???9.脈沖電子束????10.X射線源脈沖序列????11.靶材料????12.粒子輻射源脈沖序列。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

實施例1