PDF《神光 -Ⅲ 原型高功率激光装置电磁脉冲辐射》

2 实验结果和分析 本实验在神光-Ⅲ原型装置上进行,神光-Ⅲ原型装置既是神光-Ⅲ主机的工程样机,又是用于惯性约束聚变 Fig.1 Illustration of dipole radiation produced by circuit current 图1回流电流产生偶极辐射示意图 laser current path Au target 第6期杨为明等:神光-Ⅲ原型高功率激光装置电磁脉冲辐射

907 (ICF)实验研究的大型铷玻璃固体激光装置,可以同时输出

8 路激光,输出能量达

10 kJ[17] .靶室为一个球体, 实验中,靶室处于高真空状态,避免激光能量用于电离背景气体,产生出射光电子和产生电磁脉冲对辐射信号 造成影响. 本实验采用 N1,N2,N3 三路激光加第

9 路激光发射轰击 Au 盘靶,其中 N1,N2,N3 三路激光三倍频,激光脉宽

3 ns,能量

800 J,焦斑直径φ500 μm;

第9路激光四倍频,激光脉宽

3 ns,能量

80 J,焦斑直径φ100 μm,相对 前3路延迟 0.5 ns 发射.利用自主设计的环形 B-dot 接收激光打靶过程中产生的电测脉冲信号,将天线通过法 兰口伸入靶室固定在靶室内壁,距离靶点 1.3 m,再利用同轴线连接天线与示波器输入端,如图

2 所示.本文所 有实验数据都使用 Agilent 公司

8 GHz 示波器测得,传输所用的是专门为神光-Ⅲ原型装置试验场地的测试设备 定制的防辐射同轴线. Fig.2 Illustration of measuring electromagnetic pulse in target chamber(a) and B-dot(b) 图2靶场内电磁波测量示意图(a),以及环形 B-dot 示意图(b) 测量结果如图

3 所示,其中图 3(a)为测得的电磁脉冲时域信号,图3(b)为相应的经过快速傅里叶变换得到 的频谱分布.采用的 B-dot 可采集的信号频率范围大约在 0.05 GHz~8 GHz,由图 3(b)可知记录到的信号在可采 集的范围内. Fig.3 A typical temporal oscillogram(a) and Fourier transform(b) of electromagnetic pulse signal recorded by the B-dot 图3B-dot 记录的典型电磁脉冲时域波形图(a)及相应的频谱分布(b) 由图 3(a)可以看出,从激光作用到靶上产生电磁信号开始,天线记录到迅速产生的高频振荡和逐渐衰减的 电磁信号,整个过程持续时间约为

60 ns.为了得到探测点的电场强度,首先利用 HFSS 对B-dot 进行天线仿 真,由仿真结果推导出频域上的传递函数,从未得到信号的频域分布,并用 Tikhonov 正则化[18] 优化,最后通过 逆傅里叶变换得到天线处电场强度大小.处理得到电磁脉冲的电场强度可达

3 kV/m,因常规的电子学仪器可承 受的电场梯度仅为

3 V/m,因此需要合理的屏蔽来对强激光打靶实验中的诊断设备实现屏蔽保护.由图 3(b)可 知电磁辐射信号主........