一种进行激光等离子体通道实验的设计

利用一束激光产生等离子体通道,进而使点火激光能顺利到达高密度区是快点火理论中实现点火的一个重要过程。提出了一种利用神光Ⅱ的二路装置产生通道的设计。该设计将其中一路长脉冲激光(350 ps,1.053μm)辐照靶箔产生等离子体,用另一路短脉冲激光(1 ps,1.053μm)在上述预等离子体中打通道,并将后者的一部分激光经分离和四倍频(0.263μm)后作探针光,采用Normaski型偏振干涉系统对通道等离子体电子密度分布进行干涉诊断测量的实验研究设计。     

整形激光脉冲与激光探针同步技术

实现了应用于神光Ⅱ装置中的高精度整形激光脉冲与激光探针同步方案。在该方案中,激光探针经硅光导开关进行光电转换之后作为激光脉冲整形单元的触发信号,使激光脉冲整形单元,输出与激光探针同步的整形激光脉冲。为了降低由于触发信号不稳定引起的时间晃动,在光电转换之前放大激光探针,以调整激光脉冲整形单元触发信号的幅度。在神光Ⅱ装置中实现了整形激光脉冲与激光探针小于4.5 ps(均方根)的时间同步精度。     

利用金属外探针探测激光等离子体的电学效应

利用Nd:YAG脉冲激光烧蚀Cu靶,实验研究了空气中激光等离子体电学效应在金属探针上产生的电信号的形成机制与演变规律,对探针与烧蚀点之间的距离对电信号的影响进行了测试。结果表明:信号结构与探测距离密切相关,探针距离较近时(<3mm),信号具有正负双极分布结构,距离较远时(>3mm),则仅表现为负脉冲单峰结构,且信号幅值与探针距离之间满足Ia∝d-2。对该信号进行详细分析后得出:从等离子体区域出射的高速电子和离子到达探针是信号形成的主要机制,并对信号幅值随探针距离的变化关系进行了合理解释。     

激光等离子体的分幅干涉测量

我们以二甲亚砜作为喇曼介质,在输入为250ps的1.064μm激光脉冲作用下,得到脉宽为50ps左右、波长629.8nm、能量大于200μJ的后向喇曼散射激光,将它作为诊断用的光探针。提出了一种利用偏振棱镜分束的双幅干涉仪。每次打靶能够得到两幅不同时间点的干涉图。用上述探针系统和干涉仪相配合,在单路激光辐照球靶的实验中,得到了激光等离子体相     

飞秒激光多脉冲烧蚀过程中飞秒时间分辨电子状态的观测研究

为研究飞秒激光加工硬脆透明材料时存在的“微裂纹”与“诱导条纹”等共性工艺问题，利用飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像技术，对飞秒激光多脉冲烧蚀石英玻璃过程中的电子动力学过程进行成像，分析了激光脉冲电离材料初期（700 fs之前）等离子体丝的演化情况。多脉冲诱导微结构的存在使成丝区域分布在微结构的两侧与光脉冲传播的轴线方向，前者主要是由微结构侧壁对光脉冲的折射造成的，而后者则是由微结构底面与侧壁形貌不同导致的光程差引起的。实验结果揭示了多脉冲加工过程中脉冲串诱导微结构对后续光场的重塑效应，该效应影响了等离子体成丝区域与能量沉积的分布，这是共性工艺问题产生的核心机制。     

矩形激光脉冲辐照下半导体温度场理论研究

为了研究矩形激光脉冲辐照下半导体材料3维光生载流子浓度和温度场分布,采用本征函数法求得了等离子体波和热波随时间和空间变化的解析解。数值模拟了矩形激光脉冲辐照下半导体内光生载流子浓度和温度的时间变化规律以及温度沿径向的扩散规律。结果表明,光生载流子表面复合速率、寿命和扩散系数等参量对等离子体波和热波分布的时域特性有重要的影响,特别是在等离子体波和热波阶跃响应的上升和下降沿阶段;此外,多参量拟合灵敏度以及相关性分析表明,对阶跃响应曲线进行拟合可实现对半导体参量的单参量及双参量表征。该理论结果对于利用阶跃光激励的光热技术测量半导体材料参量具有一定的指导作用。     

一种新型的紫外激光探针研制成功

紫外激光探针是研究激光等离子体冕区相互作用的重要诊断工具之一.我们在中国科学院上海光机所高功率激光物理实验室六路激光打靶装置上建立了一种新型的波长为266nm紫外激光靶针系统,初步利用它测量了玻璃微球靶和微管镁靶的激光等离子体电子密度的空间分布和时间发展过程.可见光探针由于波长较长,在等离子体中的拆射效应明显,故一般只能测量临界密度以下的电子密度,难以适应冕区物理研究的需要.1980年美国利弗莫尔实验室首次研制成1.06μm光四倍频的紫外激光探针,但总转换效率较低,尤其是通过ADP晶体后级信频的转换效率仅达5%.     

CO2与Nd:YAG脉冲激光锡等离子体羽辉膨胀特性的研究

为了研究激光光源对极紫外(EUV)等离子体碎屑的影响,采用脉冲Nd:YAG激光与CO2激光激发Sn产生等离子体,基于直接成像法,研究了等离子体羽辉在低气压中的膨胀特性。通过确定等离子体边界,计算出各个角度的等离子体羽辉膨胀边界随时间的变化规律,以及运动动能随运动路径的变化规律。结果表明,气压为10Pa时,在相同激光能量密度(2.5106mJ/cm2)的条件下,CO2脉冲激光作用锡靶产生EUV的等离子体动能小于Nd:YAG脉冲激光作用锡靶产生的等离子体动能;在减缓离子碎屑的研究中,CO2脉冲激光作为EUV的产生光源要优于Nd:YAG脉冲激光。这一结果对研究激光等离子体的应用是有帮助的。     

基于单次自相关的超短脉冲激光脉宽测量研究

超短脉冲激光作为一种极短的时间探针,被广泛应用于物理学、化学、生物医学等各个领域。如何精确获取超短脉冲激光的时间脉宽,将是提高此时间探针精度的关键。文章展示了一种基于单次自相关技术的超短脉冲激光脉宽测量技术,并应用此装置进行了高精度实验测量,实验发现,随着和频光束束宽的增大,待测脉冲的脉宽也将随之增大。     

利用激光诱导的热透镜效应测量弱吸收

介绍一种使用OMA系统,利用热透镜效应来测量样品弱吸收的新方法。采用一束功率稳定的He-Ne激光作为探测光,另一束1.06μm的脉冲激光作为加热光。两束光共轴通过样品。用一台OMA系统检测探针光的光强空间分布。由于热透镜效应,在样品被加热后,探针光在探测靶面上的光强空间分布发生了变化。探针光强度分布可由下式表示:     

基于COMSOL的激光超声裂纹检测数值模拟研究

为了利用激光超声技术检测裂纹信息,本文基于有限元分析软件(COMSOL)的热-固耦合物理场,建立激光超声无损检测模型,从激光的功率密度、空间分布、时间分布将激光等效成表面力源,采用完美匹配层、低反射边界、热绝缘边界消除边界回波。通过固定激励源与探针的距离,对探针信号的分析,进行了不同位置裂纹对脉冲回波峰值及到达时间影响规律的仿真,与实验相比较,此模型具有很高的正确性。结果表明:固定激励源与探针的距离,脉冲回波的峰值会随着裂纹与探针距离的减少而增大,脉冲回波的到达时间会逐渐提前;透射波的幅值会衰减,到达时间会稍有延迟。     

激光等离子体自发电流的实验研究

介绍一种新的双电流探针研究激光等离子体自发电流。优点是在一次激光辐照靶中,不仅可以测量到激光等离子体自发电流随时间的变化,而且可同时得到电流的空间分布两个点的数据。这种方法的测量精度较以往的单电流探针法高。实验中采用低Z、中Z、高Z原子序数的金属靶,研究了激光等离子体自发电流和靶材原子序数的关系,获得了一些新的实验结     

朗缪尔探针诊断脉冲激光锡等离子体特性

激光作用锡靶等离子体极紫外光转换效率与等离子体特性密切相关。为了对等离子体特性进行诊断,设计了一种用于激光等离子体诊断的朗缪尔探针,取得了不同激光能量下产生的锡等离子体电子温度与电子密度的时间演化。结果表明,能量为58.1mJ的激光产生的等离子体峰值电子密度约为4.5×1011cm-3,最大电子温度为16.5eV,均随激光能量减少而降低,与发射光谱法所测的电子温度演化趋势一致。该研究为激光等离子体极紫外光源提供了一种新的简单快速诊断方法,有利于对激光等离子体的极紫外光源的参量进行优化。     

基于少周期激光脉冲与气体等离子体作用的太赫兹到中红外超宽带辐射产生

超强少周期激光脉冲与气体等离子体作用可以产生强的宽带太赫兹脉冲辐射。本文以数值计算为主要工具研究了少周期激光脉冲与气体等离子体成丝作用产生的等离子体电流及对应的太赫兹辐射特性。该过程中的等离子体电离处于多光子电离和隧道电离的过渡阶段。结果显示,该机制能够产生从太赫兹到中红外的超宽带辐射,且辐射的电场振幅是少周期激光脉冲载波相位的周期函数。太赫兹脉冲由激光脉冲脉宽和等离子体电离的时间演化确定,而不是由等离子体密度决定。本文为基于少周期激光脉冲与气体等离子体作用产生超宽带太赫兹辐射的实验提供了一定的理论参考。     

非对称激光等离子体尾场中被加速电子的模拟

为了研究在激光驱动的等离子体尾场中被加速电子的动力学,采用数值模拟方法得到了非对称脉冲驱动的尾波场中被加速的电子的运动相图、密度分布及势能。结果表明,非对称激光脉冲驱动尾场中电子得到很高的能量。在非对称激光脉冲驱动的激光尾场中,为了有效地加速电子,要选择恰当的上升激光脉冲长度和下降激光脉冲长度。     

影响激光诱导等离子体喷射速度的因素

利用光学多通道分析仪（ＯＭＡⅢ）分析了脉冲激光沉积ＢａＴｉＯ３薄膜过程中激光诱导等离子体束的飞行时间谱。根据不同实验参数与条件下等离子体束的飞行时间谱的特征，讨论了条件对等离子体喷射速度的影响。结果表明，在脉冲激光沉积薄膜的情况下，喷射等离子体的飞行速度主要依赖于作用于靶面的激光能量密度。     

激光产生等离子体的光探针-五分幅成像诊断

在上海光机所的六路钕玻璃激光等离子体物理实验装置上,用其中的一路激光(波长1.064μm,脉宽250ps(FWHM))经KDP晶体倍频后在二甲亚砜(DMSO)液体中产生的受激后向喇曼散射(波长为0.6298μm,脉宽大于50ps(FWYIM),能量大于200μJ)作为探针光脉冲,总体转换效率约千分之一。该探针光经过一个五路分光延迟器产生五束平行的、相互延时为1.0ns左右的可调节探针光束,再经一个五棱镜使该五束光以彼此间很小的夹角入射到等离子体靶上,然后由成象透镜(f/2)和五棱镜组合系统得到五幅不同时刻的等离子体图像。根据实验要求,可以分别得到等离子体的干涉图或阴影图。整体放大率约10倍左右,空间分辩率约10μm,而     

金属表面激光烧蚀的发射光谱分析

时间和空间分辨发射光谱方法被用来研究短脉冲（５ｎｓ）激光烧蚀钛靶过程中产生的等离子体羽。通过测量其中钛原子和离子的发射光谱，计算了等离子体羽的膨胀速度，讨论了钛原子和一价离子密度的时间分布和时间演化以及激光参数的影响。     

有预脉冲条件的激光加热等离子体的效率

本文首先从理论上对强激光辐照下的等离子体密度线型进行计算,在这个基础上,仔细地分析了有预脉冲存在情况下的激光与等离子体相互作用效率,得到在预脉冲能量为主脉冲的30%、时间间隔为100ps时,等离子体对激光能量的最大吸收效率可达到与没有预脉冲情况下的9倍左右。     

激光诱导击穿锌等离子体的空间膨胀特性及能量依赖关系的研究

本文通过激光诱导击穿光谱技术研究了锌等离子 体在空间膨胀时其特性的演化,并研 究了等离子体产生对激光脉冲能量的依赖关系。在大气环境下将脉冲激光聚焦于锌金属靶表 面烧蚀并产生等离子体,采集等离子体膨胀方向不同距离处的时间分辨荧光光谱,确定等离 子体的电子温度及电子数密度参数,研究等离子体特性随空间膨胀距离及时间的演化关系。 然后改变激光脉冲能量,采集特定位置的锌等离子体荧光光谱,确定等离子体特征参数及其 时间演化特性对激光脉冲能量的依赖关系,研究激光脉冲能量对等离子体形成的影响。结果 表明,等离子体形成后其早期膨胀过程为超音速绝热膨胀,随等离子体空间膨胀距离的增加 电子温度先降低后升高,电子数密度先升高后降低。当延迟时间增加至2.2us时,随着空间 距离的增加,电子温度持续下降,电子数密度基本维持不变,此时超音速绝热过程消失。当 激光脉冲能量增加时,锌元素特征谱线强度逐渐饱和,电子数密度增加速率逐渐降低,等离 子体寿命持续增加。当激光脉冲能量低于100 mJ时,电子温度随激光 脉冲能量的增加而快速 上升。当激光脉冲能量高于100 mJ时,电子温度维持在 8500 K上下波动。因此,随着激光脉 冲能量的增加,等离子体屏蔽效应逐渐明显,脉冲激光与锌金属靶相互作用前期产生的等离 子体吸收激光脉冲能量维持自身的存在,最终导致仅有部分激光脉冲能量与金属发生相互作 用,使得谱线强度及电子温度的上升出现阈值。