激光等离子体能量吸收和X光转换的定标关系

本课题研究激光平面靶吸收与转换规律，主要利用“神光－Ⅰ”装置产生的１．０５３μｍ和０．５３μｍ激光脉冲采Ａｕ盘靶，获得不同辐照强度和不同激光入射角等条件下的实验结果，并给出理论分析，计算和定标关系。     

激光等离子体能量角分布及吸收定标律

主要研究激光平面靶等离子体发射能量角分布及吸收定标律。实验利用高斯型1.06μm激光脉冲,其能量为2～50J,脉冲宽度为0.3～2.2ns,靶面平均辐照强度为1.8×1013～1.1x10~(15)W/cm~2,光束以25°角入射。实验采用了Au、Ag、Ti、Al和C_8H_8等厚靶。用等离子体卡计测量靶面吸收的激光能量。用指数函数拟合实验数据,给出了吸收效率分别作为激光强度、脉冲宽度和靶材料原子序数的函数的定标关系式。这些关系式定性地与逆轫致吸收的理论关系式相一致。     

0．35μm激光─铝靶x射线转换效率测量和简化模型

利用“星Ⅱ”０．３５μｍ激光（能量２０Ｊ～９０Ｊ，焦斑Φ～２００μｍ，脉冲宽度４００ｐｓ～８００ｐｓ）辐照铝靶，得到了对于不同激光功率密度亚千Ｘ光转换效率，并提出了一个简化理论模型，来解释０．３５μｍ激光辐照铝靶ｘ光转换效率。在这个模型中，由于热传损失激光能量，因此对于低功率密度激光，ｘ光转换效率较低，同时对于高功率密度激光，由于等离子体喷射损失激光能量，因此转换效率也较低。这样存在某合适的激光功率，这时ｘ光转换效率达到最大值。     

0.35μm激光—铝靶X射线转换效率测量和简化模型

利用“星Ⅱ”０．３５μｍ激光辐照铝靶，得到了对于不同激光功率密度亚千Ｘ光转换效率，并提出了一个简化理论模型，来解释０．３５μｍ激光辐照铝靶Ｘ光转换效率。在这个模型中，由于热传损失激光能量，因此对于低功率密度激光，Ｘ光转换效率较低，同时对于高密度激光，由于等离子体喷射损失激光能量，因此转换效率也较低。     

Nd：S—FAP晶体1.328μm激光特性研究

用染料激光和氙灯泵浦实现了ＮｄＳ－ＦＡＰ晶体低阈值、高效率的１．３２８μｍｍ激光运转。在透过率７％的平－平腔情况下，染料激光泵浦斜效率为３８％，阈值４．５ｍＪ，倍频红光波长为０．６６４μｍ，线宽１．３ｎｍ；采用氙灯泵浦（４×３０ｍｍ），实现了１．３２８μｍ自由运转，阈值为２４０ｍＪ，斜效率为０．８５％。测量了不同腔长，不同透过率情况的输出能量、光束发散角和偏振特性等。     

0．53μm激光产生的超热电子的实验观测

介绍了在“神光”Ｉ号装置上利用波长０．５３ｐμｍ、脉宽τ约７５０ｐｓ、能量６０～２３０Ｊ激光（靶面激光强度１×１０￣（１３）～５×１０￣（１５）Ｗ／ｃｍ￣２）照射Ａｕ盘靶和Ａｕ拄黑腔靶产生超热电子的实验观测结果与分析。实验测量１０ｋｅＶ以上硬Ｘ光谱和通量表明：采用倍频激光可以使超热电子能量明显比基频光小一个量级左右，超热电子温度Ｔ＿ｈ、热电子温度Ｔ＿ｅ均降低一半左右，受激Ｒａｍａｎ散射光能量Ｅ＿（ＳＲＳ）减少二个多量级。在我们的实验条件下，Ａｕ盘靶（等离子体定标尺度Ｌ≤１００μｍ）产生超热电子的主要机制可能是双等离子体衰变和共振吸收，此外还有受激Ｒａｍａｎ散射（ｎ≈ｎ＿ｃ／４），１００μｍ＜Ｌ≤２４０μｍ超热电子产生的主要机制是ＴＰＤ，此外还有ＳＲＳ（ｎ≈ｎ＿ｃ／４）；黑腔靶（Ｌ≥３００μｍ）超热电子产生的主要机制是ＳＲＳ（ｎ＜ｎ＿ｃ／４）。     

实时测量308nm激光泽薄膜的损伤阈值

用菜射光法，建立了一套实时监视与测量３０８ｎｍ激光对全的帮增透膜的损伤的实验装置。实时观察到了损伤从起始、加深直至饱和的整个过程的波形，用这一装置测量了全反膜和增透膜在３０８ｎｍ激光作用一的损伤阈值，测得是全反膜在０°与４５°入射角时的损伤阈值分别为１．７与１．０Ｊ／ｃｍ＾２。而增秀原阈值为１．３Ｊ／ｃｍ＾２。     

小能量0.35μm激光—X射线转换研究

以小能量０．３５μｍ激光（＜１００Ｊ）辐照盘靶（Φ６００μｍ×４μｍ），用软Ｘ射线平响应探测器测量Ｘ射线角分布（ｄＥ／ｄΩ）和Ｘ射线转换效率（ηｘ）。ｄＥ／ｄΩ＝ａ＋ｂｃｏｓθ，与角无关。ηｘ随激光入射角增加而下降。按金盘、多层膜（０．１１μｍ）金盘和ＣＨ膜（０．４μｍ）金盘顺序，ηｘ依次下降。     

二极管激光侧面泵浦腔同人倍频Nd：YAG板条激光顺研究

用准连续６０Ｗ的二极管激光列阵侧面泵浦“之”字形Ｎｄ：ＹＡＧ板条激光器，当泵浦功率为４５Ｗ，脉宽为４００μｓ时，得到３．５ｍＪ的激光输出。用ＫＤ．Ｐ电光开关调Ｑ，得到１８ｎｓ、２ｍＪ的脉冲激光输出，用ＫＴＰ晶体作腔内倍频，得到１５ｎｓ、０．８５ｍＪ的二次谐波激光输出。     

二极管激光侧面泵浦腔内倍频Nd：YAG板条激光器研究

用准连续６０Ｗ的二极管激光列阵侧面泵浦“之”字形Ｎｄ：ＹＡＧ板条激光器，当泵浦功率为４５Ｗ，脉宽为４００μｓ时，得到３．５ｍＪ的激光输出。用ＫＤ＊Ｐ电光开关调Ｑ，得到１８ｎｓ（ＦＷＨＭ）、２ｍＪ的脉冲激光输出，用ＫＴＰ晶体作腔内倍频，得到１５ｎｓ、０．８５ｍＪ的二次谐波激光输出。在腔内无调Ｑ元件且腔长小于５ｃｍ时，于近阈值处得到单频绿光输出，而当泵浦功率稍大，腔内有数个纵模振荡时，观察到激光的反相态，并用数值模拟的结果对此作了解释。     

0.351μm激光辐照Au盘靶吸收、散射规律的实验研究

在“星光Ⅱ”激光装置上，利用80只分立式探测器研究了约0.8ns，0.351μm激光辐照Au盘靶的吸收、散射．结果表明，强度约为5×10¹⁴W/cm²的激光以10°角入射，吸收可达90%以上；但是，以45°角入射，吸收仅为75%左右，散射高达25%．散射主要来自未被等离子体充分吸收的激光在弯曲临界面上的反射，同时伴随少量受激布里渊散射．吸收的理论计算与实验结果进行了比较，两者符合较好． 关键词：     

共轴抛物镜线聚焦性能的2维分析

 掠入射泵浦方式作为一种全新的X射线激光泵浦方式，采用了共轴抛物镜作为线聚焦器件。利用2维光路追踪程序，计算了高斯光束从5°掠入射角增加到7°时入射到共轴抛物镜上的线聚焦效果。研究发现，掠入射角从5°增加到7°过程中，线聚焦的尺寸随着掠入射角变大,线聚焦长度从6 mm逐渐变长到12 mm,线聚焦宽度从150 μm变到40 μm；掠入射角6.5°～7°可以实现符合实验要求的线聚焦效果，线聚焦尺寸约10 mm×20 μm(最小线聚焦宽度)，7°掠入射可以实现较好的线聚焦，基本满足实验的要求。     

利用侧向阴影照相技术探测靶的飞行速度

 建立起一套侧向阴影照相的光学系统,利用可见光作为探测光,在状态方程实验中对靶的飞行速度进行探测。在天光KrF准分子激光装置上进行激光打靶实验,激光波长为248.4 nm。在激光功率密度为8.3×10¹¹ W/cm²的条件下,测得50 μm厚铝靶的飞行速度为3.28 km/s;在激光功率密度为4.7×1010¹¹ W/cm²的条件下,测得带100 μm厚烧蚀层的13 μm厚铝靶的飞行速度为2.52 km/s。最后进行了误差分析计算,实验中探测激光与靶表面偏离角度最大不会超过2.06°,偏离角对实验精度产生的影响可以被忽略。     

1．053μm激光在腔靶中反常吸收和超热电子的研究

从１９９０年到１９９３年，在神光Ⅰ上我们利用多种能量卡计和谱仪，全面系统地研究了基频光在腔靶中产生的反常吸收和超热电子。实验获得了腔靶反常吸收光谱、能量和硬Ｘ光谱，给出了ＳＲＳ能谱和能量、超热电子能量和温度与激光参数和靶型的关系，证明了采用短波长激光。     

Performance evaluation of ZnGeP2 optical parametric oscillator pumped by a Q-switched Tm,Ho:GdVO4 laser

A doubly resonant ZnGeP2 （ZGP） optical parametric oscillator （OPO） pumped by a novel Tm,Ho：GdVO4 laser was demonstrated. Cryogenic Tin（5 at.-%）, Ho（0.5 at.-%）：GdVO4 laser with high pulse repetition frequency （PRF） of 10 kHz at 2.05 μm was employed as pumping source of ZGP OPO. The 15-mm-long ZGP crystal, 55° cut for I-type phase-matching with low absorption coefficient less than 0.05 cm^-1 at 2 μm, was placed in a piano-piano cavity with resonator length of 30 mm. The ZGP OPO generated a total combined output power of 1.2 W at 3.75 and 4.52 μm under pumping power of 5.3 W, corresponding to slope efficiency of 40% from incident 2μm laser power to midinfrared （Mid-IR） output. A widely tunable range from 3.0 to 6.5 μm was achieved by changing the crystal angle only 3.5°.     

双示踪元素X射线能谱诊断激光等离子体电子温度

在“星光Ⅱ”激光装置上对Mg/Al混合材料平面靶和Mg/Al示踪层金盘靶进行三倍频激光打靶实验,用平面晶体谱仪测量靶材料发射的X射线能谱,获取了示踪离子谱线实验数据.采用多组态Dirac-Fock方法计算所需原子参数,并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度变化关系.在此基础上由双示踪元素等电子谱线法确定了Mg/Al混合材料平面靶及金盘靶激光等离子体的电子温度 关键词： 电子温度 激光等离子体 X射线能谱     

椭偏法测量表面微粗糙合金钢材料的光学常数研究

采用椭偏法测量入射光波长为0.632μm,入射角为50°～85°时合金钢的光学常数。考虑材料表面的粗糙度,用Ohlidal-Lukes理论对所测光学常数值进行了修正,发现椭偏参量的修正量随入射角增大而增大。结果表明,测量入射角在50°～70°范围内测量值与修正后计算结果基本一致,在70°～85°范围内测量值与修正后的计算结果差距较大。因此,用椭偏法测量合金钢光学常数时使入射角小于70°,测量结果会更加准确。     

Theoretical considerations regarding pulsed CO2 laser annealing of silicon

We present a calculation of the surface temperature and investigate the “thermal runaway” phenomenon during pulsed CO₂ laser (λ = 10.6 μm) annealing of silicon. In calculating the temperature variation of free carrier absorption in n-Si, we have taken into account acoustic deformation potential scattering, optical deformation potential scattering, and ionized impurity scattering. The deformation potentials are adjusted to fit the experimentally observed values at 300°K. Also, we discuss the contribution of free carrier absorption during annealing with a Nd:glass laser (λ = 1.06 μm).     

一维光子晶体缺陷模偏振特性的研究

利用一维光子晶体的透射率公式,计算出一维光子晶体掺杂后TE波和TM波缺陷模的波长随入射角的响应曲线、缺陷模透射峰随入射角的响应曲线、缺陷模透射峰随入射波长的响应曲线.研究发现,TE波和TM波的缺陷模透射峰均随入射角的增加而向短波方向移动；TE波缺陷模透射峰的半高宽度(FWHM)和峰值随入射角的增加而减小,而TM波缺陷模透射峰的半高宽度(FWHM)和峰值确随入射角的增加而增加；对TM波其波长为λ0的缺陷模也存在明显的“广义布儒斯特角”现象, TE波的缺陷模不存在“广义布儒斯特角”现象.     

90°反射式相位延迟器的设计

铜蒸气激光反射镜在非正入射的时候 ,两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。通过优化设计 ,在4 90～ 5 30nm之间p、s波获得了 90°的相移 ,同时也使反射率在 99 998%以上。Ag层的厚度对于相移不敏感 ,并且当其厚度大于一定值的时候 ,对反射率没有影响。根据误差分析 ,制备薄膜时其沉积速率精度控制在± 1%以下 ,在光谱范围内能达到± 15 2 8°的相移误差 ,相移均在 5 0 4nm处附近存在有一个收敛值。折射率的变化控制在± 1%以下 ,在光谱范围内能达到± 12 77°的相移误差。最外一层厚度变化± 1% ,其相移变化达到± 5 5°,2～ 5层和 9～ 16层对相移的影响也在 0 .5°之上 ,其余各层对相移影响非常的小。使用时的入射角控制在± 1°时 ,在光谱范围内能达到± 2 .86°的相移误差。在 5 30nm附近的波段对入射角不敏感。