高强度飞秒激光与靶相互作用产生硬X射线辐射

对强度在1017～1019W/cm2范围的400 fs高对比度激光脉冲与固体靶相互作用产生的硬X射线光谱(10～100 keV)进行了研究.靶物质的原子数(Z)从Z=13到Z=73.入射光强为5×1018W/cm2时,测到Ag的Ka辐射线的转换效率是10-3%.证实了热电子温度正比于(Iλ2)1/3,同时在热电子中的激光能量部分遵循定标律(Iλ2)3/4.     

基于正交频率变换的高功率蓝绿全固态激光器

对多横模全固态激光器使用正交频率变换进行了分析,计算了频率转换效率与激光发散角的关系。使用双KTP晶体正交倍频的方法,对Nd∶YAG激光器输出的含有高阶横模的激光进行倍频实验研究。在1064 nm Nd∶YAG激光基波功率密度为121 MW/cm2时,其谐波转换效率达到75.5%。研究表明,对于光束质量较差的基波激光,采用正交频率变换的方式,适当选择晶体参数,同样可以获得较高效率的二次谐波输出。     

提高LiF:F_2~-色心晶体被动Q开关激光器亮度的可能性

以初始透过率在晶体截面上变化为特征的LiF:F_2色心晶体被用作YAG:Nd~3 激光器的被动Q开关。这种开关把钕激光辐射的发散角减小到2′而不改变其能量特性。设计了一种确定被动Q开关透过率分布的方法。在钦激光辐射的二次谐波和三次谐波同时作用下观察到含F心的LiF晶体中F_2~ 色心恢复效率的提高。     

利用晶体串接实现宽带三次谐波转换

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率密度(1.5 GW/cm2)条件下研究了晶体串接三次谐波(THG)转换方案,并利用实验验证了该方案。实验观察到这种方案可以有效提高宽带激光三次谐波转换效率,但混频晶体之间的距离对宽带三次谐波转换效率影响明显。在1.5 GW/cm2平均功率密度下,实验中最佳距离25 mm处,对带宽3.5 nm的啁啾脉冲取得了19.75%的三倍频效率,这对于高功率激光宽带三次谐波转换的解决很有意义。     

借助光栅测谱中高级次谱判断强激光场作用时的有效功率密度

借助在X光波段高次谐波辐射谱测量过程中 ,根据单色仪光栅分光的作用 ,产生的 2 3级次 (34 5 6nm)谐波谱的二级次谱 (6 9 1 3nm)的出现与否 ,判断了实验获得高次谐波谱的截止波长 ;从而根据高次谐波的理论 ,判断了强激光场与物质相互作用时 ,激励产生X光谱的有效功率密度为 1 0 0 7× 1 0 1 4 W /cm2 ,此时获得最大光子能量为32 81 7eV。它的准确判断和测量是研究实验获得谱线的来源和强度的基础数据     

He-Ne激光辐射从λ=1.15微米转换成377.6毫微米

当与若丹明6G染料激光辐射(λ=568.6亳微米）参量混频时，获得氦氖激光红外辐射(λ=1.15微米)在铊蒸气中转换成紫外波段(λ=377.6毫微米)。利用了具有禁戒跃迁6Ρ1/2-7Ρ3/2的泵浦的双光子共振，和转换辐射频率趋近于7Ρ3/2-7S1/2跃迁频率。     

衬比度10^12亚皮秒钕激光在金属靶上产生的二次和三次谐波振荡

脉宽０．８ｐｓ,衬比度１０＾１２的具有受激拉曼主控振荡器的钕激光器用于强度１０＾１５－１０＾１６Ｗ／ｃｍ＾２的辐射酌情金属靶作用时产谐波的研究。确定了在激光脉冲为ｐ偏振时,二次和三次谐波在电子于等离子体－真空界面非谐运动时产生的。二次和三次谐波的能量转换效率与激光辐射强度Ｉ的依赖关系较弱,分别为－１．５．１０＾－５和－０．８．１０＾－５。     

超短脉冲强激光场中氙的高次谐波

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795nm,脉宽105fs,重复频率10Hz,单脉冲能量50mJ),获得氙气中5～17次(40～160nm)谐波的软X射线激光辐射。实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系。     

相干光窄锥体产生三次谐波351 nm辐射

高功率红外激光脉冲打在离化氢等离子体上时 ,会产生相干紫外光窄聚焦环。相似过程可导致窄细相干 X射线源。密执安大学一研究组用一种新技术产生高频相干光。发射两束长度为 4 0 0 fs的 10 53nm脉冲 (强度10 17W/ cm2 )。通过氢气或氦气 ,第一束光使原子离子化 ,第二束光产生谐波。探测到相位匹配的三次谐波 351nm辐射 ,从一相干光窄细锥体高效发出。他们提出 :三次谐波光在气体中的传播速度比入射光稍慢 ,所以在夹角为 6°时两光波同相 ,等离子体中任一电子产生的辐射同步。将来可达到更高的频率。相干光窄锥体产生三次谐波351nm辐射…     

3×10~(16)W/cm~2高反差亚皮秒激光脉冲照射凝聚态靶的辐射吸收机理

1　引言最近几年人们大力研究超强光场与固体的相互作用过程 ,研究是由物质在极限条件(固体密度的等离子体和 1～ 1 0 ke V温度 )下的可能性引起 ,它的应用关系到制造亚皮秒X射线辐射源。决定强亚皮秒激光脉冲与凝聚态靶相互作用的关键参数是脉冲的反差度峰值强度与预脉冲强度之比。例如 ,峰值强度为 1 0 1 7W/cm2脉冲的纳秒预脉冲强度不应超过靶物质烧蚀阈值～ 1 0 8W/cm2 ,即反差度应大于1 0 9。在相反情况下 ,主脉冲将与屏蔽靶面靶物质的低密度蒸气相互作用。现有亚皮秒激光系统 (λ～ 1μm)的反差度不超过 1 0 8,实际上唯一已知提高该…     

用ZnGeP2晶体进行CO2、CO激光频率转换

苏联托木斯克大气光学研究所一个科学家小组，对CO₂、CO激光辐射转换为2.3到3.1微米波 段的辐射的工作作了进一步开拓。该组组长尤里·安德里耶夫首次报道，使用ZnGeP2晶体可产生CO激光二次谐波。8.5瓦的LGN-706型CO激光器可发射0.2到1.1毫瓦的二次谐波，效率为2.5~10×10^-3%。该组还指出产生CO2四次谐波的更高效率。使用ZnGeP2晶体，四次谐波的总效率达到0.1%左右，第二级的倍频效率高达2%，这是迄今为止公开报道的最高纪录。     

光抽运XeF(C-A)蓝绿激光器

利用分段表面放电作为光抽运源 ,采用光解离XeF2 技术 ,研制了一台 XeF(C A) 蓝绿激光器。抽运源有效激活长度为 6 0cm ,单位长度的沉积功率为 4 5MW /cm。在 2 5 0PaXeF2 / 6 0kPaAr/ 40kPaN2 条件下 ,采用平凹腔 ,输出耦合为 4% ,获得了XeF(C A)激光输出。对XeF(C A)激光特性参数进行了测量 ,输出能量为百毫焦耳量级 ,最大能量达 16 7mJ,激光脉宽～ 6 0 0ns ,辐射光谱范围 470～ 5 0 0nm ,发散角水平方向为 1 7mrad ,垂直方向为3 7mrad。     

超短脉冲强激光场中氪的高次谐波研究

报道了在 10 5fs 0 .6TW激光装置上以氪气为介质产生高次谐波的实验结果。实验中主要研究了不同气压、不同激光能量、不同偏振特性对谐波辐射的影响 ,并从理论上进行了分析。结果表明 ,要想得到较强的谐波辐射信号 ,必须有适当的气体密度和激光能量 ;要想得到较高次的谐波辐射信号 ,除了有较高的激光功率密度外 ,还必须具备灵敏度高的探测器。     

用皮秒激光脉冲辐照平面靶时能量平衡的研究

1　引言　　由强度 I =1 0 1 6～ 1 0 1 9W/cm2的皮秒激光脉冲生成的激光等离子体 ,是唯一的 X射线辐射源和荷电粒子源 ,粒子的参数与这一脉冲在靶中的吸收过程没有直接的关系。在研究超短脉冲与固体靶相互作用的理论基础时 ,这种脉冲的吸收过程特别令人注意。而解释实验测得的吸收 (反射 )系数时 ,应用了在纳秒和亚纳秒脉冲实验中已经相当熟悉的共振机理 ,这一机理归结为等离子体波中抽运波长入射偏振面的线性变化 ( p偏振 ) ,或者还可以利用新的吸收机理来解释 ,例如真空加热 (布里渊 )、反常趋肤效应及 j- B加热。在理论模型中应用这些…     

光栅耦合GaAs和GaAlAs环形激光器

据D. R. Scifres等人报道，在GaAs和GaAlAs环形激光器中他们观察到借助光栅进行的光耦合输出。这种装置与所有的二极管环形激光器一样，具有激光阈值低、偏振输出光准直度高的优点。在温度为77 K的情 况下测得激光阈值为700安培/厘米2，输出功率为70毫瓦，这时光的发散度为1°×7°。     

脉宽对激光撞击电子辐射峰值影响的模拟计算

为了研究激光脉宽对撞击电子后产生的辐射能量分布, 采用模拟计算的方法, 以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础, 建立了紧聚焦激光作用于静止单电子模型, 并通过MATLAB软件模拟了不同脉宽下的激光脉冲与电子作用后产生的电子辐射能量分布, 对飞秒紧聚焦椭圆偏振激光脉冲的脉宽与电子间的辐射功率峰值进行了深入研究。结果表明, 当紧聚焦激光脉冲遇到静止单电子, 在激光脉冲撞击电子时, 电子会发出辐射; 散射辐射在散射方向的中心呈尖锥状积累; 随着激光脉宽的增加, 辐射功率分布逐渐呈现出双峰形; 脉冲宽度越宽, 电子辐射功率峰值越小, 脉宽为10λ₀时的峰值功率仅为脉宽为0.1λ₀时峰值功率的1%(初始脉宽λ₀=3.33fs), 同时辐射功率达到峰值所需时间越长, 最高峰的持续时间越长, 频谱函数的截止频率越低, 高频分量变少, 谐波次数增加。该结果对激光空气等离子体诊断方面具有重要意义。     

自由电子激光器输出性能的研究

研究了自由电子激光器的输出功率,指出红外波段的自由电子激光器将较紫外波段器件容易获得高功率输出;讨论了相对论电子束的脉冲宽度和共振腔透过率的选择,获得了超辐射输出的工作条件;讨论了相对论电子束能量发散度Δγ_0/γ_0对激光能量转换效率的影响。     

紧聚焦激光中电子轨迹及空间辐射的非对称性

为了探究不同对撞中心下与紧聚焦圆偏振高斯激光对撞的单个运动电子的3维轨迹和空间辐射特性, 基于激光与电子相互作用及非线性汤姆逊散射的理论框架, 建立模型进行了数值模拟, 并对数值结果进行了可视化分析。结果表明, 电子运动轨迹振幅在λ=₀处达到0.151752λ₀(λ₀1μm)的峰值, 而在-λ₀处达到0.151662λ₀的谷值, 呈现非对称性; 电子的最大辐射角和辐射强度随对撞中心位置具有周期性变化的规律; 辐射脉冲产生的全时段中, 脉冲出现最大峰值的主峰和峰值略低的次峰现象。该研究结果为新一代X射线发生器的建设提供了理论基础。     

等离子体中的激光辐射高效地转换成软X射线

根据文献资料，等离子体中的激光辐射能量转换成软X射线的转换效率α的最大值α_max=0.08球面度^-1，方向图的各向弄性α_max/α_min=2.5。这些值是用能量密度q≈×10¹⁴瓦/厘米和焦斑直径80~150微米 的钕玻璃激光的二次谐波(λ0=0.53微米)照射薄金箔(20微米)时得到的。     

初始粒子数布居对高次谐波的影响

通过数值求解一维短程势含时薛定谔方程,研究了初始粒子数布居对谐波辐射的影响.结果表明,当中等强度的激光(10~(14)W/cm~2)作用于具有较高电离能的原子或离子时.如果初始粒子数全部位于基态,这时的原子或离子不发生电离,只能得到低次谐波.如果部分粒子位于基态而部分粒子位于激发态.这时高次谐波增强,低次谐波受到抑制,原子发生部分电离,当初始粒子数全部位于激发态时,谐波转换效率降低,谐波次数减少,原子全部电离,这说明部分电离有利于谐波辐射,在一定程度上证明了半经典两步模型的假设.