对称和非对称激光尾场中被加速正电子的研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速正电子的动能,采用数值模拟方法,得到了在对称高斯脉冲和非对称高斯脉冲驱动的尾波场中被加速的正电子的能埴.结果表明,非对称高斯脉冲驱动尾场中的正电子的能量比对称高斯脉冲驱动尾场中的正电子的能最高.     

正弦三角激光脉冲尾场加速正电子模拟

为了研究正弦三角激光脉冲和低密度的等离子体相互作用时加速正电子的运动,采用数值模拟方法进行了数值计算,得到了被加速正电子的动能.结果表明,由于正弦三角激光脉冲激发产生的Raman散射原因,使得被尾场捕获的正电子数增多及相应的初速度增大;非对称正弦三角脉冲的前沿比对称正弦三角脉冲更陡,具有更强的有质动力势,能够产生更强的尾场,因此非对称正弦三角激光脉冲比对称激光脉冲驱动尾场中正电子的能量高.该研究结果说明,非对称正弦三角激光脉冲能够有效地提高正电子的加速效果.     

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。     

Compton散射下正弦三角等离子体中正电子的加速

应用多光子非线性Compton散射模型和数值模拟方法,研究了正弦三角超强激光等离子的尾场对正电子加速,提出了将入射超强激光和非线性Compton散射光作为等离子体尾场对正电子加速的新机制,给出了正电子加速能量修正公式和数值模拟结果。结果表明:使用非对称正弦三角激光脉冲的等离子体尾场加速正电子优于对称正弦三角激光脉冲的尾场情况,散射使非对称正弦三角耦合激光脉冲宽度和上升长度与下降长度之比缩小,正电子获得的加速能量显著增大。这是因为正电子频率增大,横向速度各向异性分布增强,尾场限制了正电子横向加速能量,导致正电子在激光传输方向加速能量增大。     

激光尾场中被加速电子的动能研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速电子的动能,采用粒子模拟方法,得到了决定电子最大动能的尾场势的最大值和最小值,讨论了等离子体尾波静电势的最大值和最小值及其与激光脉冲长度和强度之间的关系。结果表明,捕获电子最大能量与脉冲激光强度成正比,激光脉冲长度是激光波长的10倍时电子获得的能量最大。     

不同等离子体密度绝热减稀模式加速电子

就密度减稀等离子体中激光驱动尾场加速电子方案,尝试不同的等离子体密度减稀模式进行模拟计算,考察不同的密度减稀模式对电子加速的影响.模拟结果表明密度减稀尾场加速机制的存在和优越性,也表明适当设计密度减稀尾场加速电子方案可以得到能量高、电荷量大、能散度低的高品质电子束;模拟结果也说明密度减稀尾场加速电子机制的充分发挥并不要求很高的激光强度,方便从实验上进行验证.     

激光驱动离子加速的研究进展及其重要应用综述

随着激光技术的不断发展,特别是啁啾脉冲放大技术被提出以来,超强激光脉冲驱动的离子加速研究逐渐吸引了国内外科学家们的广泛关注,在离子能量提升、发散角控制和单能性提高等方面相继取得一系列重要进展。由激光与等离子体相互作用产生的离子束具有能量高、脉宽窄和方向性好等特点,具有许多潜在应用。本文通过回顾激光驱动离子加速的研究历程,对离子加速的主要作用机制、基本理论模型、数值模拟和实验研究等进行详细的阐述,同时对激光驱动离子加速的重要应用进行归纳总结。最后根据当前国内外大型激光装置的发展趋势,对极端光场中的离子加速进行展望。     

三阶色散对光纤中基孤子脉冲传输的影响

通过数值求解非线性薛定谔方程,研究了三阶色散效应对基孤子脉冲在单模光纤中传输的影响.结果表明,在三阶色散作用下,基孤子脉冲在传输过程中被展宽,峰值能量逐渐减小,脉冲形状发生畸变,脉冲的中心偏向一侧,并形成非对称的拖尾振荡结构;当与二阶色散共同作用时,三阶色散引起的脉冲振荡会变缓.考虑非线性效应后,在一定程度上补偿了由于色散效应导致的峰值功率的减小,同时抑制了非对称拖尾结构的产生.     

锶、钙离子复合激光放电电路的实验研究

在纵向脉冲放电激励的锶、钙离子复合激光器中，分别对三种不同放电电路的电流脉冲波形进行了测量和分析，发现采用非对称Blumlein电路能有效消除放电电流脉冲的后沿振荡，有利于增加激光脉冲能量和激光平均功率。     

中红外激光相位测量及阿秒脉冲的产生

为了测量中红外激光相位及获得阿秒脉冲,采用高次谐波截止能量随激光相位改变而变化的方法,进行了中红外激光相位测量及阿秒脉冲输出的研究。引入一束少周期激光场后,组合场相位对谐波发射截止能量的影响要比单独中红外激光场相位对谐波截止能量的影响明显很多。因此,提出了一种利用谐波截止能量与相位角的对应关系测量多周期中红外激光相位的方法。同时理论研究了3束中红外激光场下发射高次谐波及阿秒脉冲的特点。结果表明,适当调节3束激光场的延迟时间和相位角,不仅谐波发射的截止能量得到了延伸,而且单一的量子路径也被选择出来对谐波发射起作用,形成了一个272eV的平台区;通过叠加谐波谱上的谐波,可获得一系列脉宽为34as的X射线光源。该研究对中红外激光相位测量及阿秒脉冲的输出是有帮助的。     

利用畸变透镜获得精细加工激光束

为了获得激光精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦激光束,利用衍射理论研究了畸变透镜对高斯光束衍射变换的作用,导出了解析计算式,进而获知畸变透镜如何对激光束平顶化聚焦的原理。用Matlab软件进行计算模拟,讨论了畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦的情形和影响因素。表明利用畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦是可行的。用这种方法获得的平顶化聚焦激光束可用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。     

Double-pass copper vapor laser master-oscillator power-amplifier systems: generation of flat-top focused beams for fiber coupling and percussion drilling

In this paper, a compact master-oscillator power-amplifier laser system incorporating telescopic beam expansion in a high-gain double-pass amplifier is presented. A miniature (0.5 W) master-oscillator copper vapor laser is used to efficiently extract over 37 W of high-beam-quality (full transverse coherence) output power from a kinetically enhanced nominally 35-W copper vapor laser at 12-kHz pulse repetition frequency. By configuring the oscillator for low coherence output and using a multimode optical fiber between the oscillator and the double-pass amplifier, a high-power (34 W) low-divergence output beam having a well-defined flat-top far-field beam profile was also produced. The flat-top farfield beam profile arises from control of the spatial coherence of a flat-top near-field beam, rather than the usual techniques for producing flattened Gaussian beams from coherent Gaussian beams. Use of the flat-top focused beam for high-speed percussion drilling of high quality 100-/spl mu/m diameter holes in metals was demonstrated, as well as high-power (34-W average power, 80-kW peak power) damage-free power transmission through 100-/spl mu/m core diameter step-index optical fibers.     

高功率光纤激光焊接铝合金焊缝成形特征研究

为了探究铝合金高功率光纤激光焊接焊缝成形特征与规律,采用高斯光束与平顶光束对3mm厚5052铝合金进行激光对焊,对比分析了不同光束模式下的焊缝成形特征与激光功率、扫描速率对焊缝成形的影响。结果表明,平顶光束焊接主要为热导模式,熔池呈U型,易产生气孔、裂纹等缺陷; 高斯光束焊接有4种模式,随着激光功率和扫描速率的变化,4种模式相互转化,深熔焊模式下,熔池形貌呈“丁字”型; 扫描速率为20mm/s时,高斯光束有效深熔焊的下、上临界功率密度分别为8.8×105W/cm2和9.2×105W/cm2; 激光功率为2.7kW时,高斯光束有效深熔焊的下、上线能量分别为77J/mm和90J/mm; 在满足深熔焊所需功率密度条件下,线能量可作为激光深熔焊接的一个判据,线能量和功率密度对焊接模式与熔池形貌共同起决定性作用。     

高均匀性小孔径激光照明系统

激光照明应用当中激光的高斯分布和散斑现象极大地影响了照明质量,为了将激光器出射的高斯分布的激光整形成类似平顶分布,同时对散斑进行抑制,实现均匀的激光照明,对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。设计了一套基于"随机微透镜阵列"的激光照明系统,可实现出光孔径2mm,半发散角18°的平顶均匀激光照明。并对比了在此种结构下采用石英玻璃棒和自聚焦透镜作为光导元件时光斑质量的区别,对光斑的分布及散斑进行了测量,验证了此种方法能够将散斑对比度降低到4.84%,极大地提升了激光照明质量。     

重复激光脉冲作用下薄膜损伤演化规律研究

为了深入研究重复激光脉冲的能量效应对光学薄膜的烧蚀机理,采用实验观测与热力学分析相结合的方法进行了研究。通过观察光学薄膜烧蚀形貌随入射激光脉冲数量增加发生改变的典型形貌特征,分析了激光与等离子体相互作用的热力学过程,得到了在激光重复脉冲作用下光学薄膜的损伤特性及其演化规律。结果表明,薄膜在重复脉冲作用下,其表面会变得粗糙,这会大大增加对激光的吸收效应,从而加速了薄膜的破坏,最终被完全去除而露出基底;同时,烧蚀物会在热膨胀作用下向激光作用区域外扩散,在激光烧蚀中心区域外进行沉积,而形成更大范围的污染。由于激光光强为高斯分布,重复脉冲作用的效应主要是对在光束中心区域的薄膜进行集中烧蚀,会不断增加烧蚀的损伤程度,而对烧蚀面积的增加效应极为有限。这一研究结果为重复激光脉冲对薄膜烧蚀机理的建立提供了参考。     

Short-pulse generation with broad-band tunability fromsemiconductor lasers in an external ring cavity

Short optical pulses are generated by actively mode locking semiconductor lasers in an external ring cavity with a very broad tuning range from 795 to 857 nm. The wide tunability is possible because the gain bandwidth is broadened by the use of asymmetric dual quantum wells for the semiconductor laser material. Assuming a Gaussian shape, the generated pulses have pulsewidths of 13-21 ps and spectral widths of 24.5 Å for the tuning range. The mode-locked spectrum contains almost no amplified spontaneous emission noise     

利用非均匀抽运探测激光增强阿秒脉冲强度

为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了H₂+在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明，在抽运激光驱动下，H₂+首先被激发到多光子共振电离区间，进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下，谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时，谐波截止频率可以进一步延伸，并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。