高增益谐波发生器式自由电子激光器

演示了高增益谐波发生器式自由电子激光器，我们采用激光种子源的自由电子激光，经纵向杆干，放大和傅里叶变换限制在种子源激光的谐波输出，种子源二氧化碳激光在波长10.6μm产生饱和，在二次谐波波5．3μm输出放大的自由电子激光，实验证明将这种技术和方法应用到光谱的真空紫外区的理论基础，推广这种方法的最终目的的提供产生非常强的高度相干硬X射线源。     

自由电子抽运X射线激光的理论探讨

X射线激光是激光物理与等离子物理中的一个重要研究领域。目前，X射线激光研究多采用毛细管放电、高功率激光的多脉冲和短脉冲等抽运方式，而且绝大多数研究局限于软X射线波段。借鉴自由电子激光器的组成结构，提出一种产生X射线激光的新方案：用钨制成毛细管的空心电极取代自由电子激光器内的摇摆器，内充特定金属蒸气，如铜蒸气之类，使自由电子激光器变成自由电子抽运X射线激光器。运用电子碰撞电离、强流粒子束平衡体系理论方程与等离子复合特性等理论对这种新型X射线激光器的工作原理及其方案的可行性作了进一步的理论分析与探讨。     

三毫米波喇曼自由电子激光器实验研究

研制出新型小周期波荡器，报道三毫米波拉曼自由电子激光器实验。采用Ｉｃｍ周期双绕螺旋线波荡器，在相同加速器能量下，自由电子激光输出波长由８ｍｍ缩短到３ｍｍ。输出功率为１ＭＷ，效率为０．６６％。     

高功率激光可以引发核裂变

卢瑟福·阿普尔顿实验室的科学家已经演示 ,现有的高功率激光器可在一些核物理和等离子体物理实验中取代核加速器。在较为普通的实验中 ,他们已用太瓦级激光产生等离子体感生 γ射线 ,具有足够的能量以引发核裂变。劳仑斯·里弗莫尔国家实验室的另一研究组已用拍瓦激光器获得核裂变。虽然两者的研究有些差别 ,但其实验均演示激光感生核裂变的可能性。英国科学家的实验使用卢瑟福的“火神”激光器。这是一个高功率 Nd∶玻璃激光系统 ,可在 1 0 5 4nm产生纳秒脉冲 ,能量高达2 .6 k J,或皮秒脉冲 ,功率为 1 0 0 TW。该激光使用啁啾脉冲放大 ,…     

紫外辐射能改善靶耦合

实验结果似乎证实了理论预言，即用紫外光引发核聚变和其他等离子体效应，其效果比红外光好。据罗切斯特大学的J. Soures谈，该校激光能学实验室积累的资料表明，用350毫微米脉冲压缩高增益靶，所需钓功率有可能减缩到玻璃激光器1微米基频的5%~10%。实验还表明，三次谐波紫外脉冲产生的快电子较少，而且产生单色X射线的效率比1微米脉冲高。     

工作在可见和紫外波段的自由电子激光器

当前,人们非常关心自由电子激光器向短波长发展的问题。Madey论证了用直线加速器可能得到的自由电子激光短波极限为1μm。我们提出利用自由电子激光器的谐波辐射,在直线加速器上,可望得到可见光和紫外波段的短波长激光。实现自由电子激光器谐波输出的关键是建立高K值的Wiggler磁场。我们从理论上分析了自由电子激光器辐射谱和增益的非线     

采用超短脉冲激励等离子体产生宽波段软X射线

近年来,随着超短光脉冲的发生、放大技术的迅速发展,现已开发出小型10~(12)W输出超短脉冲激光器。在此基础上,以往那种台式X射线激光器、产生高次谐波等,仅用大型激光系统进行实验的有关高能物理的研究显得颇为活跃。本文对照射金属输出超短光脉冲激励高密度等离子体所产生的宽波段软X射线的特性及应用的可能性作以叙述。     

双调Q复合腔Nd∶YAG-Cr4+∶YAG激光器的研究

报道一种有实用价值的、构思新颖的双调Q ,双波长输出的Nd∶YAG Cr4+∶YAG激光器。在由两个平凹腔耦合而成的复合腔中 ,Cr4+∶YAG晶体既作为可饱和吸收体对Nd∶YAG发射的 1 0 6 μm激光被动调Q ,又作为增益介质在 1 0 6 μm激光脉冲作用下发射中心波长 1 4 4 μm的激光脉冲。该激光器实现了 1 0 6 μm激光被动调Q和 1 4 4 μm激光增益调Q的双波长激光振荡 ,输出的 1 0 6 μm和 1 4 4 μm激光脉冲的能量和脉冲宽度分别为 18mJ,5 2ns和0 2 5mJ,19ns ;后者的脉冲宽度约为前者的三分之一。理论上 ,根据Cr4+∶YAG的能级结构和复合腔特点 ,分析了双调Q的工作机理 ;从速率方程出发导出双调Q复合腔激光器输出的 1 4 4 μm激光脉冲宽度和腔内 1 0 6 μm激光功率的关系。 1 4 4 μm激光脉冲时间宽度的理论计算值 ( 2 1 7ns)与实验结果 ( 19ns)基本相符。     

以内腔倍频产生黄-红可调谐激光

新西兰奥托戈大学的研究人员发展一种发黄 -红光的可调谐固体激光器 ,实现了 587～ 654nm波长的运转 ,在 62 0 nm峰值能量波长处 ,峰值脉冲能量达到 0 .75 m J。研究人员把 1 1 50～ 1 350 nm波段可调谐的室温工作增益开关掺铬镁橄榄石激光器和二次谐波产生的 型内腔磷酸钛氧钾 (KTP)晶体组合。这种内腔装置使激光基波变成了二次谐波 ,转换效率为 2 8%。镁橄榄石棒用灯抽运的 Q开关 Nd∶ YAG振荡放大器 (1 0 64 nm波长 )纵向抽运 ,该放大器以 2 0 Hz重复率发射激光脉冲 ,脉冲持续时间为 55ns。用焦长 50 0 mm的透镜使抽运光束在腔的高…     

远红外区自放大自发辐射自由电子激光器的发射和特性测量

4 1 引言为实现X射线激光，一个强有力的候选者是基于自放大自发辐射（SASE）的高单程增益自由电子激光器。已提出几个方案用直线加速器组建这种装置。在短波长区自放大自发辐射自由电子激光器（SASE-FEL）需要高强度、高质量电子束和一个长的摆动器。关于SASE已经在理论上和模拟上做了大量研究，但仅有少量限于红外区的实验研究。在大阪大学科学工业研究所（ISIR），将38 MeV，L波段直线加速器配上三级亚谐波聚束器（SHB），产生电荷高达73nC的高强度单聚束电子束。这种高强度电子束有可能在红外区产生SASE。我们正用直线加速…     

FEL驱动激光器的研究

为了获得高亮度和高品质的电子束,在自由电子激光实验装置中采用光阴极注入器作为电子源,其驱动激光器系统采用主振功率放大结构,振荡器为二极管抽运连续锁模激光器,放大器为一级双程及两级单程二极管脉冲抽运放大,后接4倍频系统.经过工程研制及调试,获得的输出指标为:波长266nm,微脉冲能量4μJ,宏脉冲宽度2μs至6μs可调,微脉冲能量抖动优于3%.结果表明,采用Cs2Te阴极的光阴极注入器实验,该系统能够获得不低于40A的电子束流,达到了自由电子激光实验对电子源的束流要求.     

H_2对X光预电离长脉冲XeCl准分子激光的影响

在XeCl激光混合气体中加入适量的H_2可以使激光器的一次充气寿命增加,本文研究了H_2对X光预电离长脉冲放电XeCl准分子激光输出特性的影响。实验结果表明,当激光混合气体加入适量H_2以后,会产生二种效应:其一是使激光脉冲峰值功率提高20～30％,其二是使激光脉冲持续时间变短。实验所用的激光器是一台用平均能量为75kV的X射线源作预电离的放电型准分子激光器,其放电回路采用水传输线作脉冲形成网络,放电持续时间约为200ns。用曲率半径为5m的全反射镜和透过率为80％的部分反射镜组成激光谐振腔,激活     

脉冲整形可高效产生X射线

一个国际科学家组已发现,控制激光脉冲的形状,可使软X射线的产生提高近一个数量级.该技术用反馈回路控制Ti宝石800 nm脉冲的形状.激光器具有一个可变形涂银氮化硅薄膜. 该装置监视激光脉中与氦气在一个175 μm直径,3 cm长的管中相互作用同时产生的X射线光谱.以演化搜索算法控制膜的变形,该膜可在激光脉冲进入管前对其进行整形.调节膜片使激光的27次谐波被优化,并减少相邻谐波的输出,可增加X射线产生8倍.     

真空紫外和X射线自由电子激光器

直线加速器的最新进展，激光驱动低发射度电子枪的新发展和超高精度长摆动器的可行性，开创了以自放大自发辐射（SASE）为基础建立单程自由电子激光器（FEL）的可能性。这种自由电子激光器有可能在真空紫外和X射线区提供极强，偏振、超短脉冲的辐射。除了它们的高峰值亮度和平均亮度，光子能量的可调谐性和辐射的横向相干性都将使这种自由电子激光器成为无可匹敌的光源。关于真空紫外和X射线自由电子激光器世界范围的几项课题已经启动。汉堡德国电子同步加速器（DESY）的真空紫外自由电子激光器（VUV-FEL）上，首次在真空紫外区观察到激光发射。讨论了以自放大自发辐射为基础的自由电子激光器工作原理及元件；提出了克服统计起伏和增加纵向相干性的方案，给出了与这种自由电子激光有关的基础研究和应用研究例子。     

用激光脉冲列开发小型软X射线激光

1．前言X射线显微镜、X射线光刻等各种实际应用所期待的X射线激光的开发研究正在世界范围内进行。特别是利用固体靶在1kJ以下的照射能量，证实了能产生强的放大自发辐射（ASE），各国集中力量开展用电子碰撞激发机制的类氖Ge离子X射线研究。以确认增益饱和为目的的各种实验成果已有报道。日本理化研究所提出的用激光脉冲列激发X射线激光的方案，已由劳伦斯·里弗莫尔实验室和大皈大学所验证，确认了等离子体逐次有效的加热作用，公认为是一种有效的激发手段。但是，用这种方法产生类氖Ge离子X射线激光（波长19．6nm，23．6nm）也需要几…     

范德比尔特把自由电子激光用于脑手术

20 0 0年 1月份范德比尔特大学的一名外科医生用自由电子激光器发出的 6 .45μm红外脉冲 ,从病人的脑中切除了一个高尔夫球大小的脑瘤。这是自由电子激光器用于人类外科手术的首例。W.M.Keck基金会自由电子激光中心的临时指挥 David Ernst说 :“在美国 ,除杜克大学 ,再没有别人有这样的红外激光器具有在探测医疗应用方面所需的功率和脉冲结构。范德比尔特是唯一可进行人类手术的地方。”自由电子激光在红外区内可调谐范围很大从大约 2μm到 9μm,而且功率很大。范德比尔特的激光器可提供高于其他红外激光器三到四个数量级的功率。它可在一…     

同步加速器产生飞秒X射线脉冲

同步加速器使多束电子通过摆动器的调制磁场 ,产生高亮度 X射线辐射。电子动能的调制产生 X射线脉冲发射 ,其持续时间通常为几皮秒 ,这对相变动力学和生物医学相互作用等大多数研究仍然太慢。 Schoenlein等人已证明从同步加速器可获得持续时间仅为几飞秒的 X射线脉冲。虽然电子束通过摆动器 ,但它们都以飞秒的激光脉冲击中它 ,这就增加了小电子包的能量 ,并在空间上将它们与主电子束分开 ,以产生较短的脉冲同步加速器产生飞秒X射线脉冲@叶青     

以拍瓦激光产生高能X射线

劳伦斯·里弗莫尔国家实验室建造了一种激光器 ,它可以产生迄今只能在大型粒子加速器或星体中心所发现的条件。该室物理学家 Thomas Cowan说 ,此装置可使 0 .5 ps的脉冲产生 30 0 J能量 ,输出功率为 0 .6 PW,约为整个美国发电能力的1 0 0 0倍。这样高的功率具有新的工作能力。Cowan说 ,“它代表我们跨过一个能量前沿。其激光有足够的能量 ,能聚焦成足够高的强度 ,产生重大的物理效应。”Cowan等正以此装置研究其产生的核　　以拍瓦 ( 10 15W)激光射击装在包铜铀板上的金盘 ,产生高能 X射线物理效应。在一次实验中 ,他们将此激光射向一直…     

研究辐射与金属靶相互作用和反射测量的小型脉冲X射线激光器的光束聚焦

引言由于产生软 X射线激光器的特点 (没有谐振腔 ,增益介质的不均匀性 ) ,要求仔细研究激光辐射的时空特性和能量特性、它的相干性和光谱成分等。本文根据被照射靶的烧蚀孔形状 ,研究了文献 [1 ]叙述的装置的激光束在球面镜焦散面处的激光束强度的空间分布 ,并研究了软 X射线激光在反射测量中的应用。1　软 X射线激光聚焦时的烧蚀软 X射线激光束聚焦后会达到非常高的辐射强度 ,这就开发了其应用的新可能性。在不久之前的实验[2 ] 中 ,Al的类 L i离子的复合激光器纳焦耳脉冲 (λ=1 5 .47nm)聚焦后产生强度为～ 1 0 7W/cm2 的亚微米尺寸的…     

气相爆炸CO_2气动激光器

本文报导气相爆炸脉冲CO_2气动激光器的实验研究。试验了气体组成对CO_2气动激光器增益和输出激光能量的影响;用激光干涉法摄取了流场干涉图;试验了不同的燃料体系;单次脉冲激光能量约500焦耳。