飞秒激光与固体靶相互作用过程中真空加热机制

着重研究了飞秒激光在无预脉冲时与固体靶的相互作用过程. 实验和粒子模拟(PIC)研究表明, 在此条件下, 激光脉冲对等离子体的真空加热和逆轫致吸收是激光能量被吸收的主要机制. 实验中发现电子和X射线能谱均具有双温结构. 较低的电子温度可以归因于激光场对电子的驱动; 较高的电子温度则是由于激光诱导的电场对电子的加速造成的. 对PIC模拟获得的反射激光脉冲的频谱研究显示, 等离子体的密度标长很大程度上决定了激光吸收和电子加速的机制.     

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。     

强激光束在等离子体中的自聚焦

我们用1.06微米激光与等离子体相互作用所发射的二次谐波的一维空间分辨的光谱,与二维空间分辨的成像,证明了强激光束在等离子体中的自聚焦或细丝现象,并研究了靶原子序数、预脉冲激光预先形成的冕区等离子体等因素对这种非线性效应的影响。     

槽状靶和平面靶产生的激光等离子体的实验研究 *

对两种几何形状靶产生激光等离子体的软X光和谐波发射的比较研究发现,相对常用的平面靶,槽状靶中的高阶离化态离子产生的X射线发射增强.槽状靶对激光更有效吸收是造成这一现象的主要原因.     

激光产生等离子体中不均匀性结构的研究

用可见光探针阴影成像方法研究了在激光产生等离子体中出现的不均匀性结构,特别是由于流体力学不稳定性而在薄膜靶后表面出现的小尺度喷流结构。     

双电流探针研究激光等离子体自发电流

本文报道了用一种新的双电流探针研究激光等离子体自发电流与靶的原子序数、激光输出能量、探针相对于激光轴位置的关系。     

超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的超热电子的行为研究

用几种不同的实验方法系统地研究了超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的超热电子的行为,发现在800 nm,5×10¹⁵ W/cm2的激光与固体靶相互作用时,由于共振吸收的作用使产生的超热电子呈空间定向发射,发射的方向与等离子体对激光能量的吸收密切相关,同时超热电子的发射也与超热电子的电子能量有关,能量越高发散角越小.超热电子的能谱显示超热电子的最大能量大于500 keV,能谱结构呈双温Maxwell分布.     

超短脉冲激光与等离子体相互作用中产生的轴向磁场的测量

对超短脉冲激光与等离子体相互作用中产生的准静态轴向磁场进行了实验研究.利用Faraday效应,对超短脉冲激光与高密度等离子体相互作用产生的背向散射光的偏振面的偏转角度进行了实验测量,并由此观察到超短脉冲激光与高密度等离子体相互作用产生的轴向磁场强度的空间分布,其最大值高达(170±50) T.这一轴向磁场主要是由等离子体动力学效应所产生的     

激光等离子体中自聚焦机制的定标律

激光束在等离子体中的自聚焦与成丝过程,是受非线性薛定锷方程所控制的。本文应用该方程直捷地导出了白聚焦发生的临界功率及相应的横向扰动波数的阈值,然而,自聚焦的物理意义却包含在非线性折射率系数n₂中,文中通过简明的模型讨论了激光与等离子体相互作用中两种重要的自聚焦机制,亦即分别在无碰撞与碰撞等离子体中起主导作用的有质动力效应与热效应。对于上述两种过程,文中详细给出并比较了其n₂相对于激光等离子体的各类参数的定标关系。     

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。     

线状Mg激光等离子体热传导区特性的实验研究

基于一种新型的针孔晶体谱仪和Ly-α线翼部Stark展宽电子密度测量法,提供了一种对激光等离子体热传导区特性进行实验研究的简便方法,利用该方法对线状Mg激光等离子体的热传导区的特性进行了研究,在稳态近似下,得到Mg激光等离子体热传导区的宽度、声速及电子温度的实验值,和一维平面烧蚀稳态模型结果相比较,两者符合较好.     

一类更广泛的非自共轭非线性Schrdinger方程组的有限差分格式

在非线性波动,激光聚焦和等离子体效应中,非线性Schrodinger方程起着特别重要的作用。由于它具有孤立子解,因此近二十年来,已吸引了一大批数学家与物理学家的兴趣。文〔1〕中提出了在一维分子晶体激子中的一类非自共轭非线性Schrodinger方     

飞秒激光等离子体的光学诊断

使用飞秒激光探针法,对飞秒激光等离子体膨胀过程进行了光学诊断.实验得到了不同时刻的等离子体阴影图和干涉图.大尺度环形自生磁场对等离子体产生了挤压,磁场的横向约束导致等离子体的宏观非对称性和jet结构.等离子体在纵向的膨胀尺度呈现t^1/2变化规律.     

激光等离子体中软X光波段粒子数反转的研究

本文利用带有给定预脉冲结构的高强度钕玻璃激光辐照平面镁靶,观察到了Mg⁺¹⁰离子的n=3与n=4能级间(跃迁波长为154.8埃)的粒子数反转现象。不仅存在离靶面较远的反转区,而且还发现了接近靶面且有更高电子密度的新的反转区。研究指出,由干预脉冲的作用,激光等离子体无论在时间或空间上都分别经历了过热和过冷两种严重偏离稳态的过程,从而构成了两类具有粒子数分布反转特征的时空区域。     

激光等离子体时、空、能三维分辨测试系统

介绍了激光等离子体时间、空间、能谱三维分辨测试系统的结构、原理和性能 ,并给出了利用该系统在实验中获得的典型结果 .     

超强激光等离子体相互作用中产生的三次谐波

在不作稀薄等离子体和弱相对论近似的情况下,详细研究了超强激光(10~(18)W/cm~2)和等离子体相互作用过程中静电势及三次谐波发射对等离子体参数和激光参数的依赖关系,从而给出了三次相干谐波产生所需的最佳激光参数和等离子体参数.     

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。     

“双靶对接”高增益类Ne锗软X光激光实验研究

本文采用新颖的“双靶对接”技术,利用强度～1.2×10¹³W/cm²,波长1.053μm,脉宽～1ns的两路激光线聚焦辐照平面厚锗双靶,观察到波长为19.6,23.2,23.6,24.7和28.6nm的5根类Ne锗3p-3s跃迁谱线的放大。波长为23.2和23.6nm的谱线,增益长度积GL的值均超过13。对X光激光发射的发散角、折射角及时间特性等,也进行了实验现察,为深入了解X光激光的产生和传播,提供了有意义的信息。     

激光状态方程测量中飞片增压技术的实验研究

利用高功率激光作为驱动源,对飞片空腔靶增压技术的可行性及其增压效果进行了研究.实验获得了激光烧蚀加速的飞片撞击靶产生的平面性良好的靶背面冲击加热发光信号,测量了靶中的冲击波速度,给出了铝、铜靶中的冲击压力.结果表明,飞片空腔靶的增压效果是非常明显的,对于两种不同空腔长度的增压效果,也进行了初步的研究.     

二次谐波发射的时间截止或迟后特性研究

本文论述了在较宽脉冲或在人为引入预脉冲的激光与等离子体相互作用中的二次谐波发射的新特性,特别是在时间分辨特性上的截止或迟后发射的行为。研究表明,受激布里渊散射是导至低z靶所发射的二次谐波时间截止特性的主要原因;而经典逆轫致吸收则可能是决定高z靶的二次谐波发射的时间分辨特性的重要机制。