2011年9月,神光Ⅱ第九路首次利用其輸出的30ps脈寬激光開展物理診斷實驗獲得成功。采用種子光注入短脈沖后多級擴束放大的方式獲得最終輸出能量,此種方式必須避免激光裝置中光學器件因功率密度過高而導致的破壞,因此對激光裝置的運行控制能力提出較高要求。此次實驗中,激光放大鏈路中最高平均功率密度2.8GW/cm2,峰值功率密度接近5GW/cm2。這是國內同類裝置首次輸出30ps的脈沖激光開展運行打靶實驗,該實驗的成功完成標志著神光Ⅱ裝置的輸出性能有了進一步的提升,同時也拓展神光II裝置的功能和實驗能力。
利用高能激光裝置開展天體物理實驗研究是近年來國際上研究的熱點,也是當前在實驗室研究天體物理的重要方法。在測量較低等離子體密度時采用Normaski干涉法,其研究水平和實驗精度決定于輸出激光的脈寬。當激光等離子體產生后,向外膨脹,其中心區(qū)域密度梯度大,因而條紋變化劇烈,而在較外部區(qū)域,則條紋變化相對較緩。
在以往的實驗中,當采用脈寬為150ps探針光時,研究人員發(fā)現(xiàn)激光和等離子體相互作用的中心區(qū)不能看到干涉條紋;用100ps的探針光來測量其密度,那么在100ps的時間內,由于中心區(qū)密度空間變化的很快,稍微的膨脹,則會導致在同一探針光期間形成的干涉條紋交錯重疊,不能分辨。為了精確而清楚測量等離子體密度的精度以及最大值,用戶提出利用更短脈寬的探針光來采集干涉條紋以提升診斷能力和分辨率的要求。經(jīng)裝置運行人員的努力,完成前端系統(tǒng)的技術改進,并與物理人員密切配合,優(yōu)化裝置運行方式,實現(xiàn)30ps脈寬探針光的穩(wěn)定輸出。實驗結果顯示,干涉圖能夠記錄的中心區(qū)的密度變化時間減小了5倍之后,大大減少了因為探針光過長導致的干涉條紋的交疊,得到了更高密度區(qū)域的干涉信號,用戶獲得滿意的實驗結果并實現(xiàn)預期目標。
(神光裝置信息員陳冰瑤提供)