基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)，可用于瞬態(tài)動力學(xué)機制的研究。本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)含有鎖模激光器、脈沖降頻器、脈沖堆積器、脈沖展寬器、預(yù)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。鎖模激光器產(chǎn)生的高重頻寬帶啁啾脈沖源經(jīng)脈沖降頻器降頻，經(jīng)脈沖堆積器獲得堆積啁啾脈沖序列，經(jīng)預(yù)放大器和主放大器放大后進入脈沖壓縮器，壓縮后的超短激光脈沖序列與脈沖電子束相互作用產(chǎn)生X射線源脈沖序列。
【專利說明】基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型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(chǎn)生高通量輻射源的領(lǐng)域，具體涉及一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在高能量密度物理診斷、材料科學(xué)研究和生物科學(xué)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(tài)動力學(xué)機制研究中，需要研究物理、化學(xué)或者生物過程在短時間內(nèi)的高時間分辨動態(tài)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(chǎn)生的高強度的短脈沖輻射源的方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究當中。為了提高激光脈沖的峰值功率，激光系統(tǒng)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(xiàn)有方法產(chǎn)生的光源相鄰脈沖間隔太大，只能實現(xiàn)單時間點狀態(tài)診斷而無法研究納秒時間尺度內(nèi)的瞬態(tài)動力學(xué)過程。考慮到啁啾脈沖堆積可以在納秒尺度內(nèi)產(chǎn)生一串時間間隔可調(diào)的、波形包絡(luò)可調(diào)的脈沖序列，經(jīng)啁啾脈沖放大并壓縮后能夠產(chǎn)生一串高峰值功率的整形超短脈沖序列，再經(jīng)與脈沖電子束或者靶材料相互作用可以產(chǎn)生序列脈沖輻射源，因而可以作為瞬態(tài)動力學(xué)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服傳統(tǒng)的基于單一激光脈沖的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)只能用于單時間點狀態(tài)診斷的缺點，本實用新型提供一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)。本實用新型在傳統(tǒng)的啁啾脈沖放大激光系統(tǒng)中增加了啁啾脈沖堆積子系統(tǒng)，能夠獲得納秒尺度內(nèi)的高峰值功率超短脈沖序列，用以產(chǎn)生序列短脈沖輻射源，從而拓展瞬態(tài)動力學(xué)機制的研究能力。
[0004]本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)含有鎖模激光器、脈沖降頻器、脈沖堆積器、脈沖展寬器、預(yù)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(chǎn)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(fù)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(xù)激光放大的能量提取；預(yù)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(chǎn)生X射線源脈沖序列。
[0005]本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)的工作原理是:鎖模激光器產(chǎn)生的具有一定帶寬的高重頻啁啾脈沖種子源首先經(jīng)脈沖降頻器將重復(fù)頻率降至物理實驗所需的水平。降頻后的脈沖經(jīng)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(jīng)預(yù)放大器放大獲得高能量增益，經(jīng)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(chǎn)生高強度的X射線源脈沖序列。
[0006]本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)中的各器件可以采用塊狀固體激光系統(tǒng)或者光纖激光系統(tǒng)中的相關(guān)器件。脈沖展寬與脈沖堆積的順序可以互換。對電子、質(zhì)子或中子等粒子輻射源，將末端的脈沖電子束替換為對應(yīng)的靶材料。
[0007]本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)在產(chǎn)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(nèi)獲得了更高的輻射源強度，使用效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)框圖；
[0009]圖2為本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)的實施例2的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]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(yù)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】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0012]實施例1
[0013]圖1中，本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)含有鎖模激光器I，脈沖降頻器2，脈沖堆積器3，脈沖展寬器4，預(yù)放大器5，主放大器6，輸出耦合器7，脈沖壓縮器7，超短激光脈沖序列8，脈沖電子束9和X射線源脈沖序列10。其連接關(guān)系是:鎖模激光器I與脈沖降頻器2連接，脈沖降頻器2與脈沖堆積器3的輸入端連接，脈沖堆積器3的輸出端與脈沖展寬器4連接，脈沖展寬器4與預(yù)放大器5連接，預(yù)放大器5與主放大器6連接，主放大器6與脈沖壓縮器7連接，脈沖壓縮器7與超短激光脈沖序列8連接，超短激光脈沖序列8與脈沖電子束9連接，脈沖電子束9與X射線源脈沖序列10連接。
[0014]本實施例的工作過程是:高重頻寬帶脈沖序列由鎖模激光器I產(chǎn)生，經(jīng)脈沖降頻器2將重復(fù)頻率降低至應(yīng)用所需水平，經(jīng)脈沖堆積器3輸出堆積的激光脈沖序列，脈沖序列經(jīng)脈沖展寬器4展寬，經(jīng)預(yù)放大器5獲得高能量增益，經(jīng)主放大器6獲得高能量提取，經(jīng)脈沖壓縮器7壓縮為高峰值功率的超短激光脈沖序列8，超短激光脈沖序列8與同步的脈沖電子束9相互作用產(chǎn)生X射線源脈沖序列10。
[0015]實施例2
[0016]圖2中，本實用新型的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)含有鎖模激光器I，脈沖降頻器2，脈沖堆積器3，脈沖展寬器4，預(yù)放大器5，主放大器6，脈沖壓縮器7，超短激光脈沖序列8，靶材料11和粒子輻射源脈沖序列12。其連接關(guān)系是:鎖模激光器I與脈沖降頻器2連接，脈沖降頻器2與脈沖堆積器3的輸入端連接，脈沖堆積器3的輸出端與脈沖展寬器4連接，脈沖展寬器4與預(yù)放大器5連接，預(yù)放大器5與主放大器6連接，主放大器6與脈沖壓縮器7連接，脈沖壓縮器7與超短激光脈沖序列8連接，超短激光脈沖序列8與革巴材料11連接，IE材料11與粒子福射源脈沖序列12連接。
[0017]本實施例的工作過程是:高重頻寬帶脈沖序列由鎖模激光器I產(chǎn)生，經(jīng)脈沖降頻器2將重復(fù)頻率降低至應(yīng)用所需水平，經(jīng)脈沖堆積器3輸出堆積的激光脈沖序列，脈沖序列經(jīng)脈沖展寬器4展寬，經(jīng)預(yù)放大器5獲得高能量增益，經(jīng)主放大器6獲得高能量提取，經(jīng)脈沖壓縮器7壓縮為高峰值功率的超短激光脈沖序列8，超短激光脈沖序列8與靶材料11相互作用產(chǎn)生粒子輻射源脈沖序列12。
【權(quán)利要求】
1.一種基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于:所述的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)含有鎖模激光器(1)，脈沖降頻器(2)，脈沖堆積器(3)，脈沖展寬器(4)，預(yù)放大器(5)，主放大器(6)，脈沖壓縮器(7)，超短激光脈沖序列(8)，脈沖電子束(9)和X射線源脈沖序列(10);其連接關(guān)系是，鎖模激光器(I)與脈沖降頻器(2)連接，脈沖降頻器(2)與脈沖堆積器(3)連接，脈沖堆積器(3)與脈沖展寬器(4)連接，脈沖展寬器(4)與預(yù)放大器(5)連接，預(yù)放大器(5)與主放大器(6)連接，主放大器(6)與脈沖壓縮器(7)連接，脈沖壓縮器(7)與超短激光脈沖序列(8 )連接，超短激光脈沖序列(8 )與脈沖電子束(9 )連接，脈沖電子束(9 )與X射線源脈沖序列(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于:所述脈沖電子束(9)替換為靶材料(11)，X射線源脈沖序列(10)替換為粒子輻射源脈沖序列(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于堆積啁啾脈沖序列的輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于:所述輻射源產(chǎn)生系統(tǒng)中脈沖堆積器(3)和脈沖展寬器(4)的連接順序交換。
【文檔編號】H01S4/00GK204144669SQ201420613753
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】林宏奐, 黃志華, 王建軍, 許黨朋, 張永亮 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心