[发明专利]一种紧凑、三波长的ICF靶丸表征系统及方法

说明书

本发明公开了一种紧凑、三波长的ICF靶丸表征系统及方法，其中，ICF靶丸表征系统包括干涉检测光路和背光投影检测光路，具体包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第一准直镜、第二准直镜、第三准直镜、非偏振分束镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、待测靶丸、第一二向色镜、第二二向色镜、第一偏振分束镜、第二偏振分束镜、监控相机、LED、成像镜、线偏振片、CCD图像传感器和电脑。利用本发明，可以实现ICF靶丸的在线表征。

技术领域

本发明属于光学精密测量技术领域，尤其是涉及一种紧凑、三波长的ICF靶丸表征系统及方法。

背景技术

惯性约束核聚变(ICF)是实现可控核聚变的主流方案之一，在核聚变研究中具有重大意义。作为其核心的靶丸是一个由球壳、冰层及燃料气体等组成的多层球形。对该靶丸表征关键的一步，就是确定靶丸各层的折射率与厚度。

针对靶丸各层的表征，国内外学者进行了大量的研究。中国工程物理研究院激光聚变研究中心使用的X射线照相法(Wang K,Lei H,Li J,et al.Characterization ofinertial confinement fusion targets using X-ray phase contrast imaging[J].(Optics Communications,2014,VOL.332:P9～13.))可以在不被各层折射率干扰下直接测得各层的厚度，但是却没办法获取各层的折射率。且因为X射线照相法需要花费数分钟来曝光，也更容易受到环境的干扰。美国通用原子中心使用折射率液匹配法(Alfonso E L,Clark A A,Steinman D A,et al.Techniques to Measure the Refractive Index ofGDP and Ge-Doped GDP with Monochromatic Light[J].(Fusion Science andTechnology,2011,59(1):116-120))可以实现靶丸外层折射率的直接测量，但是对于内层却没有办法。低相干共聚焦干涉显微方法(Wang L,Qiu L,Zhao W,et al.Laserdifferential confocal inner-surface profile measurement method for an ICFcapsule[J].(Optics Express,2017,VOL.25，No.23:P28510～28523))可以同时测量各层的折射率与厚度。但是，由于其测量时需要对冰层进行聚焦，可能会对冰层造成损伤。干涉法和背光投影法都可以获取靶丸的球壳/冰层的折射率或厚度。但是，获得的折射率和厚度信息耦合在了一起。对于这两种方法，必须知道折射率或厚度中的其中一个信息，另一个才可获取。

为了解决该问题，一种基于光程差与光线偏折的迭代方法(Yan T,Liu D,Shen X,et al.ICF target DT-layer refractive index and thickness from iterativeanalysis[J].(Optics express,2018,26(14):17781-17793))被提出来同时获取靶丸各层的折射率与厚度。然而，之前的系统偏实验性，由容易随着时间漂移的光学元件组成，不够稳固；且之前的系统也不够紧凑，无法用于靶丸在线检测；此外，该系统为单波长，只可得到单一波长下冰层的折射率，无法研究冰层的色散的特性，也无法进一步得出冰层的密度。

因此设计出一套紧凑、三波长ICF靶丸表征系统是很有必要的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种紧凑、三波长的ICF靶丸表征系统，可以实现在线、三波长的ICF靶丸表征。