全面诊断X射线激光空间特性的研究

基于Moiré效应和Fresnel衍射理论,提出和分析了一种新的诊断光束空间特性的方法,特别适合于X射线激光.仅通过一发次测量即可获得光束质量M²因子,等效波面半径,束宽,远场发散角,束腰位置和腰斑半径等一系列重要的光束参量,同时还可评价光束的空间相干性及其随光束传播的演化数值模拟验证了该方法的有效性.这个新颖的Moiré测量技术为实验上全面诊断X射线激光空间特性开辟了一条切实可行的途径     

输出2TW/45fs的掺钛蓝宝石超短脉冲强激光系统

建立了一套基于啁啾脉冲放大技术,输出峰值功率达到2.8TW的掺钛蓝宝石激光系统。压缩脉冲的中心波长为785nm,能量为120mJ,脉冲宽度43.3fs,能量稳定性±5%,输出的光束质量M~2<1.5,脉冲重复频率10Hz,运转稳定可靠。整套激光系统实现了小型化,占用的光学平台不足10m²。     

硼酸铅晶体的热学特性

给出了在室温下用光热偏转技术测量的新型PbB₄O₇晶体的热扩散系数,实验结果表明,该晶体沿三个主轴方向的热扩散系数呈各向异性;对0^oY切割晶片,在X-Z平面内,热扩散系数随角度的变化关系呈椭圆分布,这与理论估算结果相符合。     

激光晶体MgF2:Co2+的MS-Xα计算——Ⅱ.激光晶体的Xα研究

本文报道了具有D_2h格位对称性的过渡金属络离子(CoF₆)^4-的自旋非限制MS-X_α计算结果。给出了单电子本征值和本征函数。讨论了激光晶体MgF₂:Co²⁺的电子结构。用Slater过渡态方法计算了晶场分裂参数10D_q及电荷转移跃迁能量,结果与光谱及XPS实验值符合得很好,并且优于组态相互作用从头计算结果。由Case-Karplus电荷分配法得到了Co²⁺的自旋-轨道耦合常数λ。最后对两种调谐激光晶体MgF₂:Co²⁺和MgF₂:Ni²⁺的电子结构进行了比较。     

钠原子光电离过程中角分布参数β的计算

运用多体微扰理论方法 ,对开壳层钠原子的内壳层电子的光电离过程2p⁶3s→ 2p⁵ 3skl中分波散射截面和角分布参数进行了计算 .在计算中包括了 2s→ 3p的共振结构 .同时利用多体微扰理论的图式 ,对主要的电子关联相互作用进行了分析 ,并对RPA和BO关联的主要贡献项计算达到了无穷级近似 .计算结果与实验吻合较好 .     

ZnS∶Mn2+纳米晶钠硼硅玻璃复合体的EPR研究 *

用熔融法制备了ZnS∶Mn²⁺不同含量的钠硼硅玻璃 .发光和激发光谱测量发现Mn离子可能占据替位 (Mn²⁺) _sub和间隙 (Mn²⁺) _int两种格位 .进一步的电子顺磁共振(EPR)实验证实了这一判断 ,并从EPR谱确认了(Mn²⁺) _sub,(Mn²⁺) _int和Mn团 3种格位态的存在 .观测到g因子和超精细结构(HFS)常数随纳米晶粒径的减小而增大 .这可能是由于量子限域效应下ZnS的sp³ 和Mn的3d⁵电子态杂化和表面态所引起的 .     

应用激光光电流光谱法测量235U的超精细结构和同位素位移光谱

本文用激光光电流光谱技术测量了铀原子同位素位移光谱,提出双光路测量系统,提高了测量的灵敏度与准确度.还测定并计算了²³⁵U原子的5f³⁶d7s²-⁵L₆⁰基态能级和5f³6d7s7p-~7M₇激发态能级的磁偶极矩常数A_J和电四极矩常数B_J.在超精细组份分辨不完全的情况下,只要能准确测定五个以上的超精细组份,就可以计算出尚分辨不清或不能直接测定的其余全部超精细组份.     

低对称下d~N组态晶场能级的二参数拟合

本文引进了一种模型和拟合相结合的方法——二晶场参数拟合法来分析晶体中低对称环境里d^N杂质离子的电子能级和波函数。用此方法,我们处理了最重要的声子边带可调谐激光晶体金绿宝石,获得了其杂质中心Cr³⁺在Cs对称下的全部d³组态能级和波函数,对于进一步分析其强度、带形等性质是有用的。     

激光等离子体的快离子发射谱

本文报道用宽频带与窄频带Nd玻璃激光辐照平面CD₂,Al.Ta靶,靶面功率密度0.3～2×10¹⁴W/cm².在与光轴成39°方向放置Faraday筒观察靶面快离子发射的时间波形.打CD₂靶的快离子发射谱中,有表现C,D离子运动的两个峰;而打Al靶仅有一个峰,打Ta靶信号较弱.我们用激光场加速电子、离子获得高的平动能,又通过电子-电子、电子-离子的碰撞使得部分平动能转化为热能,电子、离子均被加热获得高温的理论模型计算了离子的平动能、温度与由实验的离子峰值及宽度定出的平动能与温度基本相符.也定性阐明了电子、离子温度与激光频带宽度的关系.     

软X射线激光增益实验研究

在中国科学院上海光机所的六路激光装置和LF12激光装置上成功地进行了复合泵浦软X射线激光增益实验。利用自制的一维空间分辨掠入射光栅光谱仪和针孔透射光栅光谱仪研究了线聚焦激光辐照平板靶产生的线状等离子体中铝和硅的类锂离子的自发发射放大(ASE)性能。测量了不同长度的线状等离子体的沿轴向发射的类锂铝和硅离子谱线的时间积分强度,结果证实类锂A¹⁰⁺离子的5f-3d跃迁(波长105.7)和Si¹¹⁺离子的5f-3d跃迁(波长88.9)、5d-3p跃迁(波长87.3)等谱线的强度随等离子体长度非线性增长,相应的增益系数分别为3.1±0.9,1.5±0.5和1.4±0.5cm^-1,最大增益长度乘积约为2.5。本实验是首次观察到类锂Si¹¹⁺离子的5f3-d和5d-3p跃迁的激光增益,X软射线激光波长已短于100。特别有意义的是,上述结果是在低的泵浦激光功率密度条件下取得的。研究表明,采用类锂复合机制,有可能在我们现有的激光驱动装置上将软X射线激光推进到“水窗”(43.8—23.3)波段。     

软X射线区粒子数反转的间接证据

10¹¹W(100ps脉宽)钕玻璃大功率激光聚焦轰击带铜冷阱的镁靶,观察到镁的类氦离子在主量子数n=4,3之间粒子数反转的间接证据,对应的波长为154.6,在激光等离子体为冕模型的条件下,不计辐射自吸收时N₄=2.8N₃,计入自吸收后,N₄=2.2N₃,△N=2.7×10¹³/cm³,g=0.26cm^-1。     

激光烧蚀La-Ca-Mn-O反应产物的角分辨和时间分辨质谱研究

研究了 5 32nm脉冲激光烧蚀La₂-O₃-CaO-MnO₂ 混合氧化物的反应 .在较高的激光能量密度下 ,烧蚀反应生成了高平动能的La ,Ca和Mn的离子、原子以及多种不同价态的金属氧化物 .由时间分辨质谱测得的飞行时间谱可用带质心速度的Maxwell-Boltzmann分布拟合 ,并由此得出Mn⁺离子的最可几平动能为 6 34eV ,Mn原子的最可几平动能为 0 .43eV .对烧蚀产物的角分布测定表明 ,Mn⁺离子的角分布可用cosⁿθ描述 ,而Mn原子的角分布遵循acosθ + ( 1 -a)cosⁿθ公式 .同时 ,对La-Ca-Mn-O的激光烧蚀反应机理进行了讨论 .     

GaAs颗粒镶嵌薄膜的非线性光学性质研究

采用单光束的Z扫描技术研究了GaAs颗粒镶嵌薄膜的非线性光吸收和非线性光折射特性,获得了增强的三阶光学非线性响应.实验测得的非线性折射率系数为 10^-3esu和非线性光吸收系数为10^-1cm/W量级.研究了产生饱和吸收时的光跃迁选择定则,观察到了饱和吸收现象和双激子态的双光子吸收现象,实现其饱和吸收和双光子吸收所需的辐射光强小于10⁴w/cm²结果表明:增强主要起源于量子限域效应,在强限域条件下,库仑作用效应被更强的限域作用所掩盖.GaAs颗粒表现出类似于二能级系统的光学非线性响应特征.     

C2*d3Πg态的布居反转和弛豫动力学

本文给出了在5—43乇五种不同氩气压力和0.07—1乇钠蒸气压下利用Na+CCl_4反应得到的C₂^*d³Π_g到a³П_u态跃迁的△v=0带序的化学发光光谱。假定C₂^*d³Π_g v=6为优先生成,并然后经碰撞逐渐弛豫到低振动能级,这样就可以计算出C₂^*d³Π_g态的总的脱活速率和振动弛豫速率。计算结果是:在温度为 340℃时,在氩气中其总脱活速率为4.1×10⁶乇^-1秒^-1,振动弛豫速率为2.2×10~6乇^-1秒^-1。在氮气中这两个传能速率则要略高一些。C₂^*d³Π_g态被钠原子猝灭的速率约为10⁷乇^-1秒^-1,约比气动碰撞速率高一个数量级。这是由于发生电荷传递形成了Na⁺C₂^*-中间络合物所引起。     

激光等离子体的共振吸收对二次谐波的时间分辨谱及时间积分谱的影响

本文采用3～6J,100微微秒N_d玻璃激光辐照平面铝靶,靶面功率密度～10¹⁵瓦/厘米²。改变激光偏振及靶面入射角,用盒式卞计测得了靶面的共振吸收曲线,极大值在22°附近,同时,用时间分辨谱仪拍得了二次谐波的时间分辨谱(S偏振及P偏振,入射角为0°,7°,22°)。用光谱仪拍摄了二次谐波的时间积分谱(S偏振及P偏振、各个角度),用X光线谱测定了电子温度。实验结果表明,随着角度由0°增加到22°,共振吸收也增加,P偏振分量产生的二次谐波谱加宽与S偏振分量产生的二次谐波谱加宽相比,愈来愈窄,而且二次谐波的发光时间最长达500微微秒之久。文中还对其中包含的物理机制进行了分析。     

光纤中RM对SRS相对强度的影响

本文将喇曼混频(RM)作为影响光纤中多级受激喇曼散射(SRS)的主要因素,进行了理论研究。在理论分析中,同时计入RM和高级SRS,并提出了一组包括九个波的耦合微分方程组,计算了直到十级的SRS的数值解。用YAG:Nd Q-开关激光器、脉冲染料激光器和多模GeO₂·SiO₂玻璃光纤,对由单波长和双波长激光激励的多级SRS的相对强度进行了实验研究。理论分析结果和实验结果一致。实验上所观测到的SRS光谱是由于同时存在SiO₂和GeO₂四面体的形变振动而产生的。它们的振动频率为1.3×10¹³和1.4×10¹³赫兹。     

铀原子跃迁的自发发射分支比、相对振子强度、跃迁几率和能级寿命的测量与计算

本文首次提出用激光诱导敏化荧光光谱法测量铀原子5f³6d7s7p-⁷M₇,5f6d7s7p-^?L₆,5f³7p-⁵K₆,5f²6d²7s²-⁵L₇,5f₄d7s-⁷L₆,(17070cm^-1)-⁵L₆,5f²6d²7s²-⁵K₆,5f³6d7s7p-⁷L₅,5f³6d7s7p-⁷K₅,5f²6d²7s2-⁵I₅ 10个能级向基态跃迁的自发发射分支比;采用空心阴极发射光谱法测量了它们的相对振子强度;测量并计算了这些能级的寿命及其基态跃迁的自发发射跃迁几率,获得了较高的测量准确度和分辨率。     

激光等离子体慢离子发射波形的双峰结构

本文采用1—3J,150ps宽频带与窄频带N_d玻璃激光辐照平面铝靶,靶面功率密度1—3×10¹⁴W/cm²。当用窄频带激光打靶时,入射方向与靶面法线成24°,偏振在入射平面(即P偏振)在靶面法线方向放置Faraday筒,则观察到慢离子发射波形的双峰结构。如入射光的偏振改为垂直于入射平面(即S偏振),仍然有双峰结构,与P偏振略有差别;如入射光方向垂直于靶面,Faraday筒放置在偏下与靶面法线成30°位置,则双峰结构很不明显。若用宽频带激光进行同样试验,则双峰结构很不明显,文章分析了上述现象的物理机制,并用二组分等离子体绝热膨胀模型,计算了离子发射波形,与实验比较基本相符。     

振幅为毫埃量级微振动的激光双频锁定测量法

本文描述了用激光测量微振动(≥100Hz)的一种新方法。振幅测量精度可达1.3×10^-12cm。其基本原理是将两台单模He-Ne激光器的频率分别锁定在同一个Fabry-Perot标准具反射带的峰巅和斜率最大处。它可在一般实验室条件下使用,无需真空、恒温、防震。     

光电离激发过程中末态关联的高级修正

把多体微扰理论(MBPT)用于计算钠原子的光电离过程2p²3s→2p~53skl和光电离激发过程2p⁶3s→2p~54shl和2p⁶3s→2p⁵5skl.对两种光电离激发过程2p⁶3s→2p⁵4skd和2p⁶3s→2p⁵5skd的3种末态关联(shake-off,virtual-Auger和knock-out)及基态关联分别进行了计算与讨论发现末态关联的shake-off过程是这些光电离激发过程最主要的贡献,而偶极矩算符〈kd|z|2p〉对末态关联有最重要的影响.为了对末态关联作用进行更准确更细致的研究,对偶极矩阵元〈kd|z|2p〉分别采用了最低级近似,一级近似和高级近似进行计算与讨论.高级近似包括了The radom-phase approximation(RPA)和重要的Brueckner-orbital(BO)和Structureradiation(SR)关联.改进了耦合方程方法,使主要的RPA关联和BO关联包括了无穷级近似.在考察这些高级近似后的计算中,光电离激发过程2p⁶3s→2p⁵4skl和2p³s→2p5⁵skl的计算结果与实验相吻合.