[發(fā)明專利]多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710223183.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN106952668B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳宇際;王峰;江少恩;楊冬;理玉龍;徐濤;彭曉世
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號(hào): G21B1/23
• 分類號(hào): G21B1/23;G01B9/02;G01J11/00
• 代理公司: 重慶為信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

本發(fā)明公開了一種多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀，包括照明鏡頭、分束鏡一、分束鏡二、成像鏡頭一、成像鏡頭二、成像鏡頭三、條紋相機(jī)一、條紋相機(jī)二、條紋相機(jī)三、光環(huán)形器模塊、探針光傳像模塊、干涉模塊一和干涉模塊二。采用本發(fā)明提供的多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀，結(jié)構(gòu)新穎，易于實(shí)現(xiàn)，能夠共用傳統(tǒng)的線VISAR的收光光路，保留了傳統(tǒng)線VISAR干涉測(cè)量沖擊波速度模塊，通過改進(jìn)光路充分利用了探針激光，在獲取干涉拍頻計(jì)算出沖擊波表面速度的同時(shí)跟蹤探針光吸收強(qiáng)度與沖擊波界面變化，并配合合適的圖像處理手段，能夠?qū)@取更多的物態(tài)信息，有利于進(jìn)一步的物態(tài)診斷研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀。

背景技術(shù)

激光燒蝕靶丸產(chǎn)生內(nèi)爆既是利用聚變能源的有效方法之一，也是高能量密度物理研究的實(shí)驗(yàn)手段。壓縮過程中，物質(zhì)往往處于高溫高壓的極端狀態(tài)，激光與物質(zhì)相互作用時(shí)間僅在納秒量級(jí)，物態(tài)信息的獲取需要采用專門的方法。在激光慣性約束診斷領(lǐng)域，任意反射面速度干涉儀(Velocity Interferometer System for Any Reflector，縮寫為VISAR)利用光學(xué)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的差頻干涉條紋移動(dòng)量的變化來測(cè)量壓縮過程中的沖擊波速度，可以為求解狀態(tài)方程提供條件。現(xiàn)在VISAR已發(fā)展出多種類型，典型的比如線VISAR、面VISAR以及光纖VISAR，以上三種VISAR的診斷能力大幅提升，并被廣泛運(yùn)用于沖擊波測(cè)量領(lǐng)域。

但是，激光燒蝕過程是極短而又復(fù)雜的，僅僅通過獲得沖擊波表面速度這一參數(shù)依然難以準(zhǔn)確還原整個(gè)物態(tài)變化。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)次是昂貴的，且實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同對(duì)應(yīng)物態(tài)信息情況也是不同的。因此在同一實(shí)驗(yàn)發(fā)次中獲取更多的診斷信息顯得十分重要。在VISAR成像過程中，經(jīng)常出現(xiàn)的情況有局部的條紋消失或者條紋亮度發(fā)生劇烈變化，引起條紋圖像質(zhì)量下降。這一情況的出現(xiàn)很大程度上是由于界面對(duì)探針光的吸收或是由于界面形狀變化導(dǎo)致干涉儀收光變化。條紋圖像質(zhì)量的下降不僅給具體的沖擊波速度讀取帶來困難，而且會(huì)引起診斷物理機(jī)制的誤判。

如圖7～圖9所示，傳統(tǒng)的線VISAR的探針激光經(jīng)照明鏡頭1’入射，傳輸?shù)降谝环质R2’，被第一分束鏡2’分為兩束，一束被擋光板4’吸收，另一束聚焦在靶面3’上；從靶面3’反射回來的多普勒信號(hào)光傳輸?shù)降谝环质R2’，又會(huì)被第一分束鏡2’分為兩束，一束返回到光源處，另一束傳輸?shù)降诙质R5’上后被分為兩束，分別進(jìn)入兩套干涉模塊，最終成像在第一條紋相機(jī)6’和第二條紋相機(jī)7’上。其中，有一半的探針激光被擋光板4’吸收，還有一半靶面3’反射回的多普勒信號(hào)光返回光源而未被利用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀，其能夠共用傳統(tǒng)VISAR的收光光路，保留了傳統(tǒng)VISAR干涉測(cè)量沖擊波速度模塊，實(shí)現(xiàn)了激光聚變實(shí)驗(yàn)中沖擊波速度、等離子體溫度、表面形變的同時(shí)診斷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種多功能激光聚變?cè)\斷干涉儀，其要點(diǎn)在于：包括照明鏡頭、分束鏡一、分束鏡二、成像鏡頭一、成像鏡頭二、成像鏡頭三、條紋相機(jī)一、條紋相機(jī)二、條紋相機(jī)三、光環(huán)形器模塊、探針光傳像模塊、干涉模塊一和干涉模塊二；由照明鏡頭射出的一束探針激光經(jīng)光環(huán)形器模塊射向分束鏡一，由分束鏡一分成兩束；其中一束探針激光用于聚焦于靶面并反射回多普勒信號(hào)光，該多普勒信號(hào)光由分束鏡一分成兩束，其中一束多普勒信號(hào)光依次經(jīng)光環(huán)形器模塊和成像鏡頭三成像在條紋相機(jī)三上，另一束多普勒信號(hào)光由分束鏡二再分成兩束，其中一束多普勒信號(hào)光依次經(jīng)干涉模塊一和成像鏡頭一成像在條紋相機(jī)一上，另一束多普勒信號(hào)光依次經(jīng)干涉模塊二和成像鏡頭二成像在條紋相機(jī)二上；另一束探針激光由探針光傳像模塊分成三束，其中一束探針激光經(jīng)成像鏡頭一成像在條紋相機(jī)一上，另一束探針激光經(jīng)成像鏡頭二成像在條紋相機(jī)二上，剩下一束探針激光經(jīng)成像鏡頭三成像在條紋相機(jī)三上。