超短超强激光脉冲作用下的Mo等离子体X射线辐射(英文)

在SILEX-1激光器上,利用光子计数型CCD测量了超短超强激光束与高纯度Mo相互作用而产生的发射谱。实验发现, 在超短超强激光脉冲作用下, Mo等离子体辐射Kα X射线, 这一过程伴随很强的热辐射和轫致辐射。Mo等离子体Kα X射线辐射强度、 热辐射和轫致辐射随激光功率密度增加而增强。Using a Single photon counting CCD, X ray emission spectra of high purity Mo irradiated by ultra short and ultra intense laser pulse was firstly detected. The experiment was carried out with the SILEX 1 laser facility. The experimental results show that, for Mo target, characteristic K shell emission (Kα) is observed in the 0.23—2.32 J energy range in addition to a broadband bremsstrahlung background, and the X ray radiation intensity, thermal radiation and bremsstrahlung increase with enhancementofthe laser power density.     

超短超强激光在稀薄等离子体中的自聚焦传输

 开展超短超强激光与次稠密等离子体相互作用实验,采用探针光对激光等离子体相互作用区域进行阴影成像,研究了不同激光功率与临界功率比值及不同激光脉冲长度与等离子体波波长比值下的激光在次稠密等离子体中的自聚焦传输。结果表明:相对论效应是超短脉冲在次稠密等离子体中的主要自聚焦机制,激光功率与临界功率比值是影响超短脉冲在次稠密等离子体中形成自聚焦的关键条件。     

激光聚变快点火机理研究

对超强超短激光等离子体相互作用和快点火机理及其物理可行性进行了理论和数值模拟研究.研制了二维和二维半粒子云模拟程序,数值模拟了超强超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传播.提出快点火穿孔速度和深度以及用于快点火的超强超短激光器的初步指标 关键词： 超强超短激光等离子体相互作用 快点火机理 粒子云模拟     

对天体等离子体中铝发射谱的理论研究

超强超短脉冲激光产生的高温、高密、强磁场等离子体与天体等离子体在许多方面都有很强的相似性,这使得某些天体物理过程的实验室模拟成为可能.对天体等离子体中的铝发射谱进行了理论模拟,结果显示,利用激光等离子体的发射光谱,可以在实验室获得天体上难于观测的光谱范围并为天体物理学研究提供丰富的信息. 关键词： 实验室天体物理 激光等离子体 发射谱     

薄膜靶整形强激光脉冲的理论分析和数值模拟

超强超短脉冲激光广泛应用于粒子加速以及新型X射线辐射源产生。较长的激光脉冲上升前沿直接影响激光应用效果。等离子体薄膜靶作为新型光学介质开关,可以有效降低超强激光脉冲前沿上升时间,优化激光等离子体相互作用参数。采用一维理论分析和粒子模拟方法研究了等离子体薄膜靶实现超强激光脉冲整形的机制。研究结果表明,薄膜靶通过对激光脉冲的非线性调制,可有效实现脉宽缩短和脉冲陡化;对比单层靶调制结果,选择参数优化的双层靶,可进一步优化脉冲整形效果,获得更短脉宽和更高振幅的激光脉冲;对于峰值振幅高于薄膜靶击穿阈值的超强激光,脉冲上升前沿可得到明显陡化,薄膜靶的击穿是产生这种脉冲整形效果的直接原因。     

超短超强激光-等离子体中自生磁场的研究

本文回顾了激光-等离子体相互作用中自生磁场的产生以及提出的各种产生机制和诊断方法；比较全面地介绍了超短超强激光与等离子体相互作用中产生自生磁场的理论、数字模拟以及实验研究的状况；重点阐述了超短超强激光-等离子体相互作用中自生磁场对谐波发射影响的理论以及根据该理论完成的实验测定。     

超短超强激光-等离子体中自生磁场的研究

本文回顾了激光-等离子体相互作用中自生磁场的产生以及提出的各种产生机制和诊断方法;比较全面地介绍了超短超强激光与等离子体相互作用中产生自生磁场的理论、数字模拟以及实验研究的状况;重点阐述了超短超强激光-等离子体相互作用中自生磁场对谐波发射影响的理论以及根据该理论完成的实验测定.     

激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

 对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子，研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时，靶中的电子由于J×B机制而得到加速，所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明，在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中，预等离子体的存在有利于高能电子的产生。     

超短超强激光与液体的相互作用研究

超短超强激光与液体靶相互作用时表现出许多有趣的特点，这明显区别于激光脉冲与固体或气体靶的相互作用情况．文章分别介绍了激光诱发等离子体所产生的高压冲击波、激光空泡、X射线、高能超热电子以及白光，对它们的产生机制及其各自的显著特征进行了综合描述．文章最后对超短超强激光脉冲与各种不同形态的液体靶相互作用的应用前景作了简单介绍。     

激光尾波场中光子加速研究

在SILEX-Ⅰ激光装置上,测量了超短超强激光脉冲与稀薄等离子体相互作用之后的透射谱. 实验中发现,激光尾波场产生的密度扰动导致等离子体折射率随时间空间不断变化,导致光子的加速/减速. 透射谱上主要表现为激光频率谱峰的劈裂和随密度变化的展宽,没有发现与前向受激拉曼散射或自调制不稳定性相联系的边频波. 同时,利用LPIC++无碰撞粒子模拟程序模拟了超短超强激光与稀薄等离子体相互作用后的透射谱,模拟结果也发现了明显的光子加速过程. 关键词： 超短超强激光脉冲 透射谱 光子加速/减速     

激光脉冲对内层等离子体辐射源的影响

本文的基本思想是设计双层金铝薄膜靶以检测激光脉冲宽度与等离子体消融深度的关系,找出有效的等离子体加热方法以产生更强更亮的等离子体辐射源.由于有预脉冲激光的存在,表层金薄膜首先被消融,由主脉冲携带的大能量就能较易穿过表层金等离子体将能量聚焦在内层铝靶上,由此产生内层高温等离子体.又由于外层低温等离子体存在,其将有效的阻碍内高温等离子体因膨胀而引起的能量损失.对无预脉冲而言,直接入射激光能量都沉积在靶表层形成表层高温等离子体.但是激光直接入射而产生的等离子体辐射总强度只比由预脉冲情况下产生的金等离子体辐射强度增加15%.而预脉冲能量只占激光总能量的2%.实验结果显示Al光谱线主要来自类氢,类氦离子跃迁.Au等离子体光谱线主要来自它的N带,O带和P带谱.我们也观察到一个明显的软X射线短波发射极限.所有结果显示由于预脉冲的存在将对靶各层等离子体辐射产生极大的影响     

高Z等离子体辐射的非平衡特性

 对激光直接加热和X光辐射加热Au等离子体的非平衡特性进行了实验研究，探讨了它们的物理机制。为此，提出了一种新型的锥盘靶结构，并在神光 II装置上进行了实验，结果表明：锥盘靶很好地避免了激光加热区的等离子体喷射和散射光对X光加热区的影响，改善了辐射加热场的干净性。对锥盘靶激光和辐射加热进行了模拟计算，所得结果与实验的结果符合较好。     

5—200?范围激光等离子体X射线辐射特性研究

利用带有针孔的透射式光栅光谱仪研究了激光等离子体X射线辐射的原子序数依赖性和激光功率密度对辐射的影响。得到了波长为1.06μm,平均功率密度为5×10¹⁴W/cm²的激光辐照条件下Z=6(C)到Z=79(Au)的不同原子序数激光等离子体X射线发射光谱。点聚焦和线聚焦激光照射方式下Al,Au等离子体X射线发射的对照实验结果表明,激光功率密度对低Z等离子体X射线发射的影响比对高Z的影响更明显。 关键词：     

The X-ray radiation from cathode spot fragments in laser-inducedvacuum discharges

The temporal evolution of X-ray emission of laser-induced discharges was investigated by means of a picosecond X-ray streak camera. Point-like structures with small divergence and thin hot layers of intense X-ray radiation with life time from 30 ps to 1.5 ns in a spectral range 100 eV-10 keV have been found in a comparatively low voltage vacuum discharge (U≈150 V-2.7 kV) initiated by picosecond laser beam. The radiation of laser induced breakdown was investigated just after breakdown as well as with a delay time (up to 20 ns) relative to the ignition point by the laser beam in order to eliminate the X-ray radiation coming from the laser-produced plasma     

高功率激光系统空间滤波小孔等离子体特性

 为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题,针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象,对等离子体扩散１维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等3种典型材料１维分布情况及扩散速度进行了数值模拟,得到等离子体扩散速度大约为107 cm/s。根据模拟计算结果,分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险,结果表明,在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。     

Short wavelength X-ray emission generated by highly excited cluster beams

X-ray radiation is studied for large clusters consisting of 10⁷–10¹⁰ atoms and irradiated by an intense laser pulse with an intensity ranged from (10¹⁴ up to 10¹⁸ W/cm²). The model is developed for such a laser plasma that includes the radiative transitions and the processes of excitation and quenching of multicharged ions of this plasma by electron impact. Due to interaction of a radiating multicharged ion with a surrounding plasma, spectral lines of emission are broaden and neighboring spectral lines are overlapped. As a result, the spectrum of radiation of multicharged ions is transformed into a continuous spectral band. The model under consideration includes important plasma processes including dielectronic recombination, spontaneous radiation, excitation, quenching and ionization of multicharged ions by electron impact. On the basis of the model developed the X-ray spectrum and spectral power are evaluated. In the range of laser intensities under consideration a laser plasma formed contains multicharged ions with charges Z = 26?36 that corresponds to the 3d-electron shell in the xenon case.     

神光Ⅲ原型黑腔物理实验研究

总结了在神光Ⅲ原型激光装置上开展的一系列黑腔物理实验研究,从多个方面研究了黑腔内部等离子体状态和辐射场特性。用真空黑腔能量学研究获得了散射光、辐射温度和不同能段辐射流份额的定标规律,从能量学角度梳理和分析了整个激光黑腔相互作用过程。通过对黑腔中充入低密度低Z气体抑制了腔壁等离子体运动,明显减少了可能造成靶丸预热的金M带辐射流(1.6~4.4keV)份额。针对黑腔内部不同区域等离子体,研究了光斑区等离子体的运动,分析了其与电子热传导限流因子的关系;研究了冕区等离子体的运动,分析了不同充气等离子体条件对其的影响;在同一发次实验中同时测量了光斑区与再发射区的辐射流比值。     

Simulation of THz emission from laser interaction with plasmas

One-dimensional particle-in-cell (PIC) program is used to simulate the generation of high power terahertz (THz) emission from the interaction of an ultrashort intense laser pulse with underdense plasma. The spectra of THz radiation are discussed under different laser intensity, pulse width, incident angle and density scale length. High-amplitude electron plasma wave driven by a laser wakefield can produce powerful THz emission through linear mode conversion under certain conditions. With incident laser intensity of 10¹⁸ W/cm², the generated emission is computed to be of the order of several MV/cm field and tens of MW level power. The corresponding energy conversion efficiency is several ten thousandths, which is higher then the efficiency of other THz source and suitable for the studies of THz nonlinear physics.     

X光分幅相机在黑腔等离子体填充特性研究中的应用

 在神光Ⅱ装置上2.4 ns长脉冲三倍频激光（激光能量8×300 J）与腔靶耦合实验研究中,X光分幅相机通过激光注入孔观测获得了3种腔尺寸腔内Au等离子体径向运动时空分辨图像。用MATLAB对图像进行了定量处理,结合时间分辨辐射温度测量结果分析表明：在腔内不充气、无低Z衬垫情况下,标准腔（800 μm×1 350 μm）在激光脉冲作用到约1.5 ns时出现明显的Au等离子体堵腔效应;当腔尺寸放大到1.25倍（1 000 μm×1 800 μm）和1.5倍（1 200 μm×2 100 μm）时,腔内等离子体基本不堵腔。给出了3种腔尺寸不同时期腔内Au等离子体径向聚心速度,分析表明：大腔的聚心速度比小腔的慢,后期比初期慢。     

激光等离子体光丝中太赫兹频谱的调控

研究了双色激光场激发空气成丝产生太赫兹辐射频谱的变化规律.实验观察到随驱动光功率和光丝长度增加,太赫兹光谱主要发生红移的现象.分析表明,由于等离子体密度的增加,太赫兹辐射的趋肤深度减小,等离子体吸收主导了红移的发生.在光丝足够短的条件下,趋肤深度远大于光丝长度,从而产生等离子体振荡主导的太赫兹辐射光谱蓝移.本研究为超快宽带太赫兹辐射的频谱调控提供了新思路.