微微秒激光脉冲的非线性光学

众所周知,De Maria等人在1966年首次得到的以锁模方式运转的固体激光器,可以产生持续时间为几个微微秒,功率密度高达10¹⁰瓦/厘米²的光脉冲。利用多级放大可以获得高于10¹²瓦/厘米²的功率密度,也就是说得到大于3×10⁷伏/厘米的电场。这些结果是在两年左右的时间（1966~1968)内获得的,与以往第一代Q开关激光器所获得的结果相比,这是一个巨大的跃进。事实上我们在产生超短脉冲的能力上提高了四个数量级(从10^-8到10¹²秒),而 在产生高峰值功率脉冲的能力上提高了三个数量级（从10⁹瓦到10¹²瓦）,实际上小于10^-13秒的更短的脉冲也能获得,但釆用了比较间接的方法,从而达到了由所采用的激光器的光谱带宽所确定的理论极限。与此同时还发明了测定超短脉冲持续时间的新技术,它比以往的直接测定能力提高了三个数量级(从10^-10秒到10^-13秒)。     

短脉冲激光加热的等离子体实验

研究了时间整形的高强度激光辐射与轻元素制成的球形靶之间的相互作用。同时测得了激光等离子体电子温度,带电粒子分布、被吸收的能量、中子产额、后向散射光的强度及光谱。使100微微秒的宽激光脉冲聚焦在直径为150~200微米的LiD和C36D74靶上,强度达到3×10¹⁵~2×10¹⁶瓦/厘米2,这时获得的等离子体电子温度高达1.2千电子伏,靶的中子产额为4×l0⁴。吸收可能由反韧致辐射引起,发现参量不稳定性没有多大贡献。后向反射到频谱分量ωL,(3/2)ωL和2ωL的入射激光能不超过百分之十。     

高重复率微微秒钕玻璃激光脉冲的压缩

在激光腔内插入一块玻璃平板使锁模钕玻璃激光器的微微秒脉冲压缩至0.5微微秒,其重复率高达3×10¹¹赫。脉冲宽度的缩短可归因于在通过玻璃平板时与频率有关的渡越时间。     

微微秒光脉冲的测量

由于以锁模为首的激光脉冲技术的进展，现在已能容易地得到从微微秒(10^-12秒) 到亚微微秒(10^-13秒)的宽度极短的光脉冲。这种超短光脉冲，对于以很高的时间分辨率阐明光和物质的相互作用是非常有用的，同时也被用于单模光纤的大容量光通信、高精度激光雷达以及激光核聚变的研究。对于涉及这许多方面的微微秒光脉冲的应用研究，欲要定量地估价所得的研究结果，微微秒领域的光脉冲的计测将成为不可缺少的基本技术。     

CO2激光产生的等离子体的X射线发射

一台0.3千兆瓦、60亳微秒横向激励大气压CO2激光器被用来在固体碳靶上产生等离子体。研究了在4×10¹¹瓦/厘米2激光作用下的等离子体的X射线发射，研究表明存在着等效温度约为2千电子伏的高能电子成分。     

X射线扫描相机的标定

激光与等离子体相互作用过程都直接或间接参与激光等离子体发射的X射线.其标尺长度为几微米到几百个微米,特征时间为几个微微秒到几百个微微秒.因此诊断X射线时间分辨过程的仪器装置必须有微微秒到几百个微微秒的时间分辨率.X射线扫描相机就是专门为此目的设计研制的.X射线扫描相机正式使用前,应进行时间分辨率、动态范围、扫描线性、触发抖动并和反射镜、滤光片等谱分辨装置结合进行定量强度、线性输出范围的标定.1.时间分辨率标定X射线扫描相机的时间分辨率定义为δX光源输入,相应接收讯号最大值一半处的宽度(FWHM)     

法国用10焦耳激光脉冲产生104个中子

在法国马科西研究中心，在CO2激光产生的等离子体中，已观察到10⁴个中子的发射。法国原子能委员会里梅尔研究中心的小组，将持续时间为1.7毫微秒，能量为10焦耳的激光脉冲聚焦到氘冰平板靶上，在直径为120微米的焦斑上，光通量为5×10¹³瓦/厘米2。其研究的目的是比较各种激光波长下等离子体的相互作用。     

核聚变小丸的高密度压缩

1974年4月22日至26日在西德加欣召开的激光产生等离子体的第七次欧洲会议上,美国KMS公司布吕克纳在会上作了报告，受到与会者的很大关注。布吕克纳的最重要发现是第一次测量到核聚变小丸的高密度压缩，直径为150微米的小丸用亚毫微秒激光脉冲辐照,激光脉冲能量在30至300焦耳内变化。发射的千电子伏X射线用针孔照相机进行时间积分照相，这种针孔照相机的空间分辨率可能为10微米。虽然出现压缩时应该有较高的中子产额,但观测到的中子数不高于10⁶个。     

原子反应堆中的CO2激光器

苏联莫斯科国立大学核物理研究所的研究人员在CO2激光器的组合激励实验中用脉冲核反应堆作为大体积气体的电离源。反应堆中心通道中的热中子流密度为~5×10¹⁶中子·厘米^-2·秒^-1,脉冲宽度为~1毫秒。激光器置于反应堆的中心通道上,内充几个大气压的CO2+N2+He3混合气体。激光脉冲能量约1焦耳。可以认为,在几微秒量级的气体加热时间内实现振荡。电流对时间的依赖关系的理论计算与实验结果很好地符合,并且证明了关于振荡过程中放电体积变热的假设。     

短至16毫微微秒的光脉冲

根据美国麻省理工学院的研究，“象闪光一样快”的说法已有新的含义。该学院的三人小组采用激光技术，已获得持续时间毫微微秒（16×10^-15秒)的脉冲，以光的传播速度18600英里/秒计算，每个脉冲的空间长度仅为0.0002英寸。     

对热核聚变靶进行球形加热的12路大功率激光装置“Deifin”

本文描述了对热核聚变靶进行高温球形加热的12路大功率激光装置“Delfin”。装置包括具有最终的光能量1万焦耳、光脉冲持续时间10^-10~10^-9秒和辐射的发散度约5×10^-4弧度的钕玻璃激光系统，用于激光辐射和等离子体相互作用的真空室，以及研究激光参量和等离子体参量的一套诊断系统。激光系统的光学方案和结构特色正在考虑。分析了不同的辐射聚焦方案，描述了照射靶的高度球对称“Delfin”聚焦系统，这种系统允许在靶面达到的最大通量密度为10¹⁵瓦/厘米²。激光等离子体研究的一些最重要问题和解决这些问题的一般诊断法正在考虑。     

高气压CO2激光器150微微秒锁模脉冲的产生和探测

研究了压力为10~15个大气压时紫外预电离横向激励CO2激光器的锁模 运转，使输出上转换到0.96微米，并用条纹照相机记录，结果表明用P型Ge饱和吸收体能产生持续期短于150微微秒的脉冲。     

毫微微秒时间范畴超快现象的测量

超短光脉冲的产生和应用已经取得显箸的进展。本文介绍把时间分辨测量扩展到亳微微秒(10^-15秒）时间范畴的方法和技术，讨论亚微微秒脉冲研究的新近应用和新领域。     

快寻迹激光器

在纽约市立学院物理系超快速光谱学和激光实验室用微微秒和毫微微秒激光器和有关技术已研究了物质中的动力学过程。人们可以看到经过以往的十年，光谱学已进入了一个新领域，这就是超快速时间分辨光谱学。在产生超快速脉冲技术上的每一个进展都为物理学、化学、生物学研究开辟了新区域。最近几年，各研究小组间的竞争特别剧烈。目前用被动锁模染料激光器产生了短至30毫微微秒(30×10^-15秒)的脉冲。本文将讨论用被动锁模产生微微秒和毫微微秒脉冲的问题以及所涉及的固体和染料两类激光器。     

用可饱和吸收获得70毫微微秒的脉冲

据罗切斯特大学的一个小组报导，他们获得了可能是迄今为止最短的激光脉冲。该大学激光力能学实验室的莫罗(G. Mourou)和赛泽第二（T. Sizer II)已经产生出短于70毫微微秒(7×10^-14秒)的激光脉冲。但是在如此短暂的时间尺度上，测量设备不很准确，研究者认为，事实上脉冲可能还要短些。     

X射线预电离的KrF激光器——预电离电子数对于激光输出的影响

报导X射线预电离KrF激光器的输出特性。闪发X射线发生器在本研究中用来在激光气体中产生1.5×10⁸电子/cm3。采用X射线预电离得到了140 mJ的输出能量，给出0.93%的电效率，比用金属丝电晕放电预电离得到的70 mJ大得多。KrF激光发射由初始电子密度约为10⁶/cm3开始检测到，并且发现激光能量随初始电子数密度的增加而增加。     

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。     

用激光控制超高速硅开关

动作时间为10微微秒（10×10^-12秒）的半导体开关已由贝耳实验室研制成功，它比普通的结型半导体开关快10到100倍。贝耳实验室相信，这种用激光束来开启和切断电信号的新式开关是微微秒光脉冲在断通电流方面的第一次应用。据说，只要几微焦耳的光能就可控制高达100伏的电信号。     

冷电离CO激光器的研究——II. CO与缓冲气体混合物的振荡

研究了CO与氦和氮混合物工作的低温脉冲电离CO激光器的阈值、能量、时间和光谱特性。实验装置的激活体积~5升，激发的持续时间30~300微秒，工作气体的密度≤1.5阿码。表明，激活介质冷却温度80~100K时，放大率可以增加到1.5×10^-2厘米^-1，能量密度增加到~100焦耳/(升·阿码），效率达到35%。当密度为0.5阿码时，辐射能量达到~250焦耳，而密度1.5阿码时，为400焦耳。在4.95~5.5微米的波段中观察了振荡。在增加泵浦能量和缓冲气体的浓度时，振荡光谱移向短波段。在固定激发脉冲的持续时间~100微秒时，将氮混合物中CO的浓度减少到2.5终，可以使辐射脉冲（半高度）的持续时间从~100微秒（纯CO的）增加到~3亳秒。理论计算结果和其他作者的实验数据进行了比较。     

大功率激光装置及其对等离子体高温加热效率的研究

本文描述了一种高温加热固体靶的激先实验装置。这种钕玻璃器件的输出能量为600~1300焦耳,其脉冲持续时间在2~16毫微秒之间可调,为了使光脉冲成形,采用了电光开关,电光开关由激光触发的放电器来控制。辐射在输出端上的对比度为~10⁷。辐射亮度为3×10¹⁶瓦/厘米²·球面度。靶上光束的平均密度为10¹⁶瓦/厘米²。当脉冲宽度变窄时,激光器的最佳输出能量有所减少,实现了加热球形聚乙烯靶的初步实验。利用红宝石激光的高速照相系统对加热等离子体进行了诊断。由于气体中靶的扩散,产生了球形冲击波,按照沖击波运动的速度,就能测定等离子体所吸收的能量,在我们的实验中,2毫微秒持续期内吸收的能量约300焦耳。文章的结尾讨论了结果,展望了未来的发展。