[實(shí)用新型]多功能激光聚變測量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720357829.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN206741939U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于激光測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能激光聚變測量裝置。

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?，F(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。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種多功能激光聚變測量裝置，其能夠共用傳統(tǒng)VISAR的收光光路，保留了傳統(tǒng)VISAR干涉測量沖擊波速度模塊，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，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

一種多功能激光聚變測量裝置，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。

采用以上結(jié)構(gòu)，條紋相機(jī)一和條紋相機(jī)二上同時(shí)存在干涉條紋、靶面像和光源(探針激光)的像，不但通過干涉條紋和靶面像能夠計(jì)算出沖擊波表面速度，而且將光源的像用來作為干涉條紋的參考像，能夠用于分析探針光被沖擊波界面或窗口材料吸收的量即反射率的研究，輔以合適的計(jì)算方法可以診斷等離子體界面溫度；條紋相機(jī)三上能夠記錄光源的像和靶面像，可以通過判斷記錄的像的形狀變化，分析沖擊材料表面的形狀變化；因此，本實(shí)用新型能夠共用傳統(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。