强场物理中超热电子能量沉积特性的实验研究

报道了在100 Tw超短脉冲掺钛蓝宝石激光装置上,完成的飞秒激光-固体靶相互作用中超热电子的能量沉积实验,获得了靶后激光传播方向超热电子的能谱、产额、注量和总能量.结果表明,超热电子的注量和总能量随靶厚的增加而减少,超热电子约80%的能量主要沉积在靶内的前10μm,分析其原因是由于静电场的影响所致.     

ICF快点火概念中超热电子的能量输运

快速点火是运用超短超强激光在常规聚变靶丸上打孔并利用其产生的超热电子内芯部输运能量来实现激光聚变点火.它将有可能大大降低对激光器能量及光束质量等方而的要求.利用超热电子的能量沉积模型.计算了在不同常现压缩驱动激光条件下.超短脉冲强激光产生的超热电子在靶丸中的能量沉积对快点火的影响.     

强激光驱动锥口多层靶的超热电子输运特性

为了提升超热电子的准直输运效率,提出了锥口多层靶模型,并通过二维PIC(particle-in-cell)模拟手段研究了强激光与锥口多层靶相互作用过程中超热电子的产生和输运特性。研究结果表明,相比于无锥结构的多层靶,锥口多层靶中输运的超热电子数目更多、能量更高且空间分布也更加集中,发散角被控制在-38°～38°之间的超热电子能量约增加了0.6倍,锥口多层靶能够提升超热电子的准直输运效率。锥口多层靶中超热电子准直输运效率提升的原因主要有三个方面:激光从锥壁上拉出了大量超热电子、锥壁对激光的聚焦作用增强了激光有质动力以及锥顶后方产生了较强的自生磁场分布。本文建立的模型对于提升"快点火"中超热电子的束品质具有重要意义。     

激光等离子体相互作用中的自生磁场和超热电子热输运

应用相对论电磁粒子模拟程序,研究了线性极化强激光入射到无碰撞密度均匀等离子体时被加速的超热电子及电磁不稳定性机制。讨论了电磁不稳定性激发的自生磁场和超热电子热传导特性。 用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况,观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。结果表明,不稳定性激发的强电磁场使电子束在1 μm的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。     

相对论激光-固体靶作用中超热电子能谱测量

报道了100TW超短脉冲钛宝石激光装置上相对论强度激光-固体靶相互作用中超热电子的能谱测量,获得了靶前法线和靶后激光传输方向超热电子能谱。在靶前法线方向,能谱呈单温类麦克斯韦分布,占主导地位的加速机制是共振吸收;靶后激光传输方向,在较低能段能谱呈类麦克斯韦分布,存在的加热机制是有质动力V×B加热,在较高能段能谱出现了高能尾部。对其形成原因进行了分析。     

近红外超快强激光在LiF晶体内空间选择性诱导产生色心

通过显微镜聚焦近红外超快强激光作用在垂直于激光束移动的LiF晶体样品上，在LiF晶体中连续地诱导产生色心。以一定的间隔．反复移动该激光束的焦斑可在LiF晶体内空间选择性地诱导产生稳定的色心区。测定了不同条件下形成的色心区的吸收光谱，结果表明用近红外超快强激光可在LiF晶体中诱导产生具有激光效应的色心。     

超热电子能谱分布各向异性的实验研究

报道了100 TW超短脉冲钛宝石激光装置上飞秒激光-固体靶相互作用中超热电子的能谱测量,获得了各向异性分布的超热电子能谱.靶前激光反射方向超热电子能谱和靶前法线方向超热电子能谱类似,呈单温类Maxwell分布;而靶后激光传播方向超热电子能谱出现高能尾部;靶前法线方向超热电子的产额比靶后激光传播方向和靶前激光反射方向要高得多.对以上形成的原因进行了分析.     

多脉冲飞秒激光烧蚀金属箔的热电子发射数值分析

通过双温模型(TTM)结合Richardson-Dushman方程对多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射以及温度场进行了数值模拟。在模拟的过程中充分考虑了随着飞秒激光脉冲个数的改变,铜箔对飞秒激光的反射率、表面吸收率和表面吸收系数的变化等因素,部分改写了飞秒激光光源项,从而实现了多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射和温度场的动态数值模拟。数值模拟发现,随着脉冲个数的增加和脉冲间隔的减小,铜箔表面的反射率和表面吸收系数将明显减小,表面吸收率将明显增大,这一变化对铜箔的电子发射以及多脉冲飞秒激光照射下铜箔的温度场具有重要影响;而随着距铜箔表面深度的增加,这些影响将逐渐减小。     

外加电场和磁场对太赫兹辐射产生的影响

通过对半导体太赫兹发射极在有和没有外加电场和磁场作用下发射光谱的测量。说明了外加电场和磁场对太赫兹电磁辐射的产生具有增强作用。采用反射式发射极在飞秒激光作用下辐射太赫兹脉冲的装置，同时利用电光取样方法探测太赫兹电场，得到了这些发射极的时域发射光谱，并通过快速傅里叶变换(FFT)得到了相应的频域光谱。实验表明，太赫兹时域发射光谱和频谱在外加电场、磁场作用下都有增强，但是所发射的频率成分和带宽都没有改变。借助于经典电磁理论的定性分析，认为太赫兹发射光谱在外加电场、磁场作用下的增强起源于半导体中载流子的加速运动受外加电场和磁场的影响。     

GaAs材料非平衡热电子的瞬态输运及其光电导特性

根据能带电子输运理论,对光激发热电子的产生、弛豫、复合过程进行了分析,并利用蒙特卡罗方法对不同电场中热电子输运的漂移速度瞬变特性进行了模拟。在稳态条件下,光电导及其相应的光电特性主要决定于复合过程;而在强电场和高激发状态下,则主要决定于热电子的行为。实验选用横向型GaAs光电导开关,在一定的偏置电压条件下输出线性与非线性两种不同模式的电脉冲,实验结果与理论一致。     

飞秒激光中镜向超热电子能谱的测量

报道了在20TW飞秒激光器上采用电子磁谱仪和γ射线谱仪探测器分别对激光-固体靶相互作用镜向产生的超热电子的能谱及其韧致辐射谱进行的测量。能谱测量结果显示：超热电子能谱呈类麦克斯韦分布,拟合的温度约为154keV,这与已知的温度定标率较好地吻合;韧致辐射谱拟合的温度约为141keV,如果考虑到电子的碰撞效应,二者的测量结果是一致的。这是由于几种加热机制共同作用的结果,其中占主导地位的加热机制是反射激光对电子的加热。     

飞秒激光扫描不同温度下的硅片诱导形成微结构的差别

不同温度下利用钛宝石激光器输出的飞秒激光脉冲(脉宽42fs,中心波长800nm,最大单脉冲能量3.6mJ),通过扫描方式在硅表面诱导产生表面微结构。采用光学显微镜和扫描电镜观察飞秒激光诱导硅表面微结构的形貌,发现不同温度下硅片表面形成的微结构区域和形貌出现明显的差异。根据观测结果,分析比较了不同温度条件下硅材料微结构形成的能量阈值。随着温度升高,形成的微结构区域减小,飞秒激光诱导形成硅表面微结构的能量阈值升高。这对于研究飞秒激光与物质的相互作用有一定的参考价值,也能对将来实现硅表面微结构的制作提供参考。     

强光场的偏振特性对电子能量的影响

在具体给出准静肪理论中描述强激光场中原子电离产生的电子的有质动有和乘余能量的基础上,讨论了激光场的偏振特性对所产生的电子能量的影响,并提出适合偏振度的椭圆偏振光,朋可能更有利于基于光场感生电离电子碰撞机制的Ｘ射线激光的实验。     

热电子晶体管及其研究进展

热电子晶体管是依靠热电子携带输入信息,并使之在器件中放大的。这种器件具有工作速度高,使用一个元件就可以完成某种复杂的逻辑功能等优点。本文首先介绍热电子晶体管的基本原理,然后介绍几种重要的热电子晶体管,包括隧道热电子输运放大(THETA)器件,共振隧道热电子晶体管(RHET)和电荷注入晶体管(CHINT)等。