一种超短超强激光脉冲参数测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种超短超强激光脉冲参数测量方法及装置，属于强激光测量技术领域。

背景技术

超短超强激光脉冲在模拟天体物理极端条件、激光约束核聚变等领域有着举足轻重的作用。要想实现极端条件及聚变状态的精确控制，就需要准确测量超短超强激光脉冲参数值。现有激光参数测量方法根本无法获得高能高功率激光参量的精确数值，只能通过估算以及重复试验实现经验性的调整。因此现在急需一种新的探测方法。

发明内容

本发明提供了一种超短超强激光脉冲参数测量方法及装置，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种超短超强激光脉冲参数测量方法，包括，

获取超短超强激光与电子对撞后，若干差异最显著位置的辐射强度变化数据；

对辐射强度变化数据进行预处理，获得各差异最显著位置的辐射强度变化数据序列；

根据辐射强度变化数据序列和预设数据库中数据序列的相似度，获取与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数；其中，预设数据库中存储有典型辐射强度变化数据序列和对应的超短超强激光脉冲参数。

对辐射强度变化数据进行预处理，获得各差异最显著位置的辐射强度变化数据序列，具体过程为，

采用防脉冲干扰复合滤波法对辐射强度变化数据进行滤波；

将滤波后同一差异最显著位置的辐射强度变化数据进行整合，获得辐射强度变化数据序列。

根据辐射强度变化数据序列和预设数据库中数据序列的相似度，获取超短超强激光的脉冲参数，具体过程为，

计算每个辐射强度变化数据序列和预设数据库中各典型辐射强度变化数据序列的相似度；

根据相似度，采用熵权法，计算综合相似度；

将综合相似度最高的典型辐射强度变化数据序列对应的超短超强激光脉冲参数，作为与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数。

一种超短超强激光脉冲参数测量装置，包括对撞装置、若干辐射探测器、控制器和显示器；

对撞装置用以进行超短超强激光与电子对撞；

若干辐射探测器设置在对撞装置内，并且与控制器连接；若干辐射探测器分别用以探测各差异最显著位置的辐射强度变化数据；

控制器用以执行超短超强激光脉冲参数测量方法；

显示器与控制器连接，显示器显示控制器输出的超短超强激光的脉冲参数。

对撞装置包括真空器皿，真空器皿的一端安装有激光输入装置，激光输入装置外接超短超强激光产生装置，将超短超强激光输入真空器皿内腔，真空器皿内腔内安装有单电子产生装置，真空器皿外部包裹有若干隔层。

真空器皿外部从内往外依次包裹石英隔层和铁质隔层。

辐射探测器设置在最内的隔层内。

控制器包括连接的预处理控制器和比对控制器；

预处理控制器连接辐射探测器，用以对辐射强度变化数据进行预处理，获得各差异最显著位置的辐射强度变化数据序列；

比对控制器连接显示器，用以根据辐射强度变化数据序列和预设数据库中数据序列的相似度，获取与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数。

预处理控制器的数量与辐射探测器数量一致，一个预处理控制器连接一个辐射探测器，所有预处理控制器均连接比对控制器。

本发明所达到的有益效果：本发明获取超短超强激光与电子对撞后的辐射强度变化数据，通过与预设数据库中的数据进行相似度比对，反探测超短超强激光脉冲的参数，简单且精确。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种超短超强激光脉冲参数测量方法，包括以下步骤：

步骤1，获取超短超强激光与电子对撞后，若干差异最显著位置的辐射强度变化数据。

步骤2，对辐射强度变化数据进行预处理，获得各差异最显著位置的辐射强度变化数据序列。

具体过程如下：

21）采用防脉冲干扰复合滤波法对辐射强度变化数据进行滤波，排除差错数据，即去除传输过程中的干扰和测量仪器的误差；

22）将滤波后同一差异最显著位置的辐射强度变化数据进行整合，获得辐射强度变化数据序列。

步骤3，根据辐射强度变化数据序列和预设数据库中数据序列的相似度，获取与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数；其中，预设数据库中存储有典型辐射强度变化数据序列和对应的超短超强激光脉冲参数。

具体过程如下：

31）计算每个辐射强度变化数据序列和预设数据库中各典型辐射强度变化数据序列的相似度；

32）根据相似度，采用熵权法，计算综合相似度；

33）将综合相似度最高的典型辐射强度变化数据序列对应的超短超强激光脉冲参数，作为与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数。

如图1所示，一种超短超强激光脉冲参数测量装置，包括对撞装置、若干辐射探测器6、控制器和显示器9。

对撞装置用以进行超短超强激光与电子对撞。对撞装置包括真空器皿2，真空器皿2的一端安装有激光输入装置1，激光输入装置1外接超短超强激光产生装置，将超短超强激光输入真空器皿2内腔，真空器皿2内腔内安装有单电子产生装置3，单电子产生装置3采用皮秒脉冲驱动的1.6英寸口径的S波段光电阴极射频枪，输入射频峰值功率约为7.5MW，超短超强激光与单电子对撞后，两者相互作用发生汤姆逊散射产生辐射特性。

真空器皿2外部从内往外依次包裹石英隔层4和1m铁质隔层5，通过铁质隔层5有效避免激光与电子作用的电离辐射对环境中其他仪器的损坏，以及对测量人员的伤害。

若干辐射探测器6固定在对撞装置内，并且与控制器连接；若干辐射探测器6分别用以探测各差异最显著位置的辐射强度变化数据。

辐射探测器6设置在最内的隔层内，即石英隔层4内，通过数据线连接控制器；为了节省成本，在不明显降低精度的情况下，在差异最显著位置（即辐射峰值出现的大值角度）安装辐射探测器6。由于辐射的多峰特性，选取两个主辐射峰值进行探测即可，即安装两个辐射探测器6，均为电荷耦合探测器，为了形成连续的辐射特性铺，电子辐射变化间隔采样时间为1fs，变化强度初始时变化为10

控制器用以执行上述超短超强激光脉冲参数测量方法。整个数据处理主要有两个过程，一是预处理，而是比对；因此整个控制器包括连接的预处理控制器7和比对控制器8；预处理控制器7连接辐射探测器6，预处理控制器7采用EP3SL150 FPGA芯片，用以对辐射强度变化数据进行预处理，获得各差异最显著位置的辐射强度变化数据序列；比对控制器8连接显示器9，比对控制器8采用Stratix 10 GX 10Mde FPGA芯片，用以根据辐射强度变化数据序列和预设数据库中数据序列的相似度，获取与电子对撞的超短超强激光的脉冲参数。

由于采用多点探测，因此采用的预处理控制器7数量与辐射探测器6数量一致，一个预处理控制器7连接一个辐射探测器6，对不同点数据进行并行预处理，将所有预处理的数据传输给比对控制器8，即所有预处理控制器7均连接比对控制器8。

显示器9与控制器连接，显示器9显示控制器输出的超短超强激光的脉冲参数。

本发明获取超短超强激光与电子对撞后的辐射强度变化数据，通过与预设数据库中的数据进行相似度比对，反探测超短超强激光脉冲的参数，简单且精确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。