在惯性约束聚变背景下，100纳秒、1吉瓦KrF激光脉冲在深度烧蚀坑中产生的1毫米尺度等离子体里，紫外辐射的自聚焦现象

摘要： 在GARPUN氟化氪激光装置上开展实验，并采用NUTCY代码进行二维模拟，研究了100纳秒紫外脉冲以高达5×1012瓦/平方厘米强度辐照金属与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）靶材的情况。由于烧蚀前沿在凝聚态物质中超声速传播的二维几何特性及其受锥形激波侧向推动，两种靶材均形成长度1毫米的深坑。主坑底部存在的微坑地貌证实：坑内约束等离子体中的辐射热自聚焦导致激光束产生小尺度丝化现象。在紫外光穿透深度达数百微米的半透明PMMA中，观察到从坑顶延伸出的长1毫米、直径30微米的细长通道。类似长径比约1000的通道，在约10?瓦/平方厘米强度下由重复脉冲氟化氪激光在PMMA及熔融石英玻璃中产生。该通道形成归因于：经坑壁浅角反射后，等离子体中的辐射自聚焦效应与部分透明靶材材料中的克尔自聚焦效应共同作用。使用坑内约束等离子体对惯性约束聚变量级直接驱动氟化氪激光与球形/锥形靶材产生的亚临界冕区等离子体相互作用初始阶段进行实验模拟，在激光强度提升至超过101?瓦/平方厘米时具有可行性。