High Power Laser Science and Engineering, Volume. 10, Issue 2, 02000e12(2022)

Machine-learning guided optimization of laser pulses for direct-drive implosions

Fuyuan Wu1,2, Xiaohu Yang2,3, Yanyun Ma2,3, Qi Zhang1,2, Zhe Zhang4, Xiaohui Yuan1,2, Hao Liu1,2, Zhengdong Liu5, Jiayong Zhong2,5, Jian Zheng2,6, Yutong Li2,4, and Jie Zhang1,2、*
Author Affiliations
  • 1Key Laboratory for Laser Plasmas (MOE) and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai200240, China
  • 2Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai200240, China
  • 3Department of Physics, National University of Defense Technology, Changsha410073, China
  • 4Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing100190, China
  • 5Department of Astronomy, Beijing Normal University, Beijing100875, China
  • 6Department of Plasma Physics and Fusion Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei230026, China
  • show less
    References(30)

    [1] N. Basov, P. Kriukov, S. Zakharov, Y. Senatsky, S. Tchekalin. IEEE J. Quantum Electron., 4, 864(1968).

    [2] J. Nuckolls, L. Wood, A. Thiessen, G. Zimmerman. Nature, 239, 139(1972).

    [3] J.-L. Miquel, E. Prene. Nuclear Fusion, 59, 032005(2018).

    [4] O. Hurricane, D. Callahan, D. Casey, P. Celliers, C. Cerjan, E. Dewald, T. Dittrich, T. Doppner, D. Hinkel, L. B. Hopkins. Nature, 506, 343(2014).

    [5] A. Zylstra, A. Kritcher, O. Hurricane, D. Callahan, K. Baker, T. Braun, D. Casey, D. Clark, K. Clark, T. Doppner. Phys. Rev. Lett., 126, 025001(2021).

    [6] A. B. Zylstra, O. A. Hurricane, D. A. Callahan, A. L. Kritcher, J. E. Ralph, H. F. Robey, J. S. Ross, C. V. Young, K. L. Baker, D. T. Casey, T. Döppner, L. Divol, M. Hohenberger, S. Le Pape, A. Pak, P. K. Patel, R. Tommasini, S. J. Ali, P. A. Amendt, L. J. Atherton, B. Bachmann, D. Bailey, L. R. Benedetti, L. Berzak Hopkins, R. Betti, S. D. Bhandarkar, J. Biener, R. M. Bionta, N. W. Birge, E. J. Bond, D. K. Bradley, T. Braun, T. M. Briggs, M. W. Bruhn, P. M. Celliers, B. Chang, T. Chapman, H. Chen, C. Choate, A. R. Christopherson, D. S. Clark, J. W. Crippen, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, M. J. Edwards, W. A. Farmer, J. E. Field, D. Fittinghoff, J. Frenje, J. Gaffney, M. Gatu Johnson, S. H. Glenzer, G. P. Grim, S. Haan, K. D. Hahn, G. N. Hall, B. A. Hammel, J. Harte, E. Hartouni, J. E. Heebner, V. J. Hernandez, H. Herrmann, M. C. Herrmann, D. E. Hinkel, D. D. Ho, J. P. Holder, W. W. Hsing, H. Huang, K. D. Humbird, N. Izumi, L. C. Jarrott, J. Jeet, O. Jones, G. D. Kerbel, S. M. Kerr, S. F. Khan, J. Kilkenny, Y. Kim, H. Geppert Kleinrath, V. Geppert Kleinrath, C. Kong, J. M. Koning, J. J. Kroll, M. K. G. Kruse, B. Kustowski, O. L. Landen, S. Langer, D. Larson, N. C. Lemos, J. D. Lindl, T. Ma, M. J. MacDonald, B. J. MacGowan, A. J. Mackinnon, S. A. MacLaren, A. G. MacPhee, M. M. Marinak, D. A. Mariscal, E. V. Marley, L. Masse, K. Meaney, N. B. Meezan, P. A. Michel, M. Millot, J. L. Milovich, J. D. Moody, A. S. Moore, J. W. Morton, T. Murphy, K. Newman, J.-M. G. Di Nicola, A. Nikroo, R. Nora, M. V. Patel, L. J. Pelz, J. L. Peterson, Y. Ping, B. B. Pollock, M. Ratledge, N. G. Rice, H. Rinderknecht, M. Rosen, M. S. Rubery, J. D. Salmonson, J. Sater, S. Schiaffino, D. J. Schlossberg, M. B. Schneider, C. R. Schroeder, H. A. Scott, S. M. Sepke, K. Sequoia, M. W. Sherlock, S. Shin, V. A. Smalyuk, B. K. Spears, P. T. Springer, M. Stadermann, S. Stoupin, D. J. Strozzi, L. J. Suter, C. A. Thomas, R. P. J. Town, E. R. Tubman, C. Trosseille, P. L. Volegov, C. R. Weber, K. Widmann, C. Wild, C. H. Wilde, B. M. Van Wonterghem, D. T. Woods, B. N. Woodworth, M. Yamaguchi, S. T. Yang, G. B. Zimmerman. Nature, 601, 542(2022).

    [7] S. Atzeni, J. Meyer-ter-VehnThe Physics of Inertial Fusion: Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter, 125(2004).

    [8] V. Goncharov, T. Sangster, T. Boehly, S. Hu, I. Igumenshchev, F. Marshall, R. McCrory, D. Meyerhofer, P. Radha, W. Seka. Phys. Rev. Lett., 104, 165001(2010).

    [9] R. Ramis, B. Canaud, M. Temporal, W. J. Garbett, F. Philippe. Matter Radiat. Extremes, 4, 055402(2019).

    [10] X. He, J. Li, Z. Fan, L. Wang, J. Liu, K. Lan, J. Wu, W. Ye. Phys. Plasmas, 23, 082706(2016).

    [11] K. Lan, J. Liu, Z. Li, X. Xie, W. Huo, Y. Chen, G. Ren, C. Zheng, D. Yang, S. Li. Matter Radiat. Extremes, 1, 8(2016).

    [12] X. He. High Energy Density Phys., 36, 100804(2020).

    [13] M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, M. D. Perry, R. J. Mason. Phys. Plasmas, 1, 1626(1994).

    [14] R. Kodama, P. Norreys, K. Mima, A. Dangor, R. Evans, H. Fujita, Y. Kitagawa, K. Krushelnick, T. Miyakoshi, N. Miyanaga. Nature, 412, 798(2001).

    [15] Z. Sheng, Y. Sentoku, K. Mima, J. Zhang, W. Yu, J. Meyer-ter-Vehn. Phys. Rev. Lett., 85, 5340(2000).

    [16] W.-M. Wang, P. Gibbon, Z.-M. Sheng, Y.-T. Li. Phys. Rev. Lett., 114, 015001(2015).

    [17] R. Betti, C. Zhou, K. Anderson, L. Perkins, W. Theobald, A. Solodov. Phys. Rev. Lett., 98, 155001(2007).

    [18] R. Scott, K. Glize, L. Antonelli, M. Khan, W. Theobald, M. Wei, R. Betti, C. Stoeckl, A. G. Seaton, T. Arber. Phys. Rev. Lett., 127, 065001(2021).

    [19] M. Murakami, H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Sakaiya, A. Velikovich, M. Karasik, S. Gus' Kov, N. Zmitrenko. Nuclear Fusion, 54, 054007(2014).

    [20] J. Zhang, W. Wang, X. Yang, D. Wu, Y. Ma, J. Jiao, Z. Zhang, F. Wu, X. Yuan, Y. Li. Philos. Trans. R. Soc. A, 378, 20200015(2020).

    [21] P. Hatfield, S. Rose, R. Scott. Phys. Plasmas, 26, 062706(2019).

    [22] P. W. Hatfield, J. A. Gaffney, G. J. Anderson, S. Ali, L. Antonelli, S. B. du Pree, J. Citrin, M. Fajardo, P. Knapp, B. Kettle. Nature, 593, 351(2021).

    [23] V. Gopalaswamy, R. Betti, J. Knauer, N. Luciani, D. Patel, K. Woo, A. Bose, I. Igumenshchev, E. Campbell, K. Anderson. Nature, 565, 581(2019).

    [24] K. D. Humbird, J. L. Peterson, B. Spears, R. G. McClarren. IEEE Trans. Plasma Sci., 48, 61(2019).

    [25] J. L. Peterson, K. Humbird, J. E. Field, S. T. Brandon, S. H. Langer, R. C. Nora, B. K. Spears, P. Springer. Phys. Plasmas, 24, 032702(2017).

    [26] S. Rose, P. Hatfield, R. Scott. Philos. Trans. R. Soc. A, 378, 20200014(2020).

    [27] R. Ramis, J. Meyer-ter-Vehn. Comput. Phys. Commun., 203, 226(2016).

    [28] F. Wu, R. Ramis, Z. Li, Y. Chu, J. Yang, Z. Wang, S. Meng, Z. Huang, J. Ning. Fusion Sci. Technol., 72, 726(2017).

    [29] A. Kemp, J. Meyer-ter-Vehn. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 415, 674(1998).

    [30] K. Eidmann. Laser Particle Beams, 12, 223(1994).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Fuyuan Wu, Xiaohu Yang, Yanyun Ma, Qi Zhang, Zhe Zhang, Xiaohui Yuan, Hao Liu, Zhengdong Liu, Jiayong Zhong, Jian Zheng, Yutong Li, Jie Zhang. Machine-learning guided optimization of laser pulses for direct-drive implosions[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2022, 10(2): 02000e12

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Nov. 17, 2021

    Accepted: Jan. 24, 2022

    Posted: Jan. 25, 2022

    Published Online: Apr. 19, 2022

    The Author Email: Jie Zhang (jzhang1@sjtu.edu.cn)

    DOI:10.1017/hpl.2022.4

    Topics