蒸汽羽等离子体对入射激光吸收的研究

继用高速摄影技术对自由振荡钕玻璃激光与Ly12铝靶相互作用产生的蒸汽羽的传播及其特性进行研究之后,又定量研究了它的吸收屏蔽效应。实验表明,在0.7～1.6×10~7W/cm~2的激光功率密度下,其光学厚度最高可达1.2。蒸汽羽等离子体对入射激光的吸收与辐照靶的功率密度成正比,在距靶面3mm处比9mm处吸收强。实验获得了吸收随序列尖峰脉冲时间的变化曲线。     

百焦耳级XeCl准分子激光辐照靶材的光学诊断

在百焦耳级ＸｅＣｌ准分子激光器上，开展了强紫外激光辐照ＬＹ—１２铝靶和碳纤维靶的光学诊断实验。研究了靶面对激光的反射系数随入射激光功率密度的变化规律，获得了激光等离子体光谱及蒸汽羽积分图象等实验结果。     

全息术诊断激光产生蒸汽羽等离子体

介绍了用脉冲激光全息二次曝光法诊断Q开关钕玻璃激光脉冲与LY12铝靶(φ50×3)耦合产生蒸汽羽等离子体的原理和实验。在打靶激光脉宽约50ns,功率密度约5GW/cm~2条件下,拍摄了激光产生蒸汽羽等离子体的全息干涉图。运用Abel变换和Saha方程,对全息干涉图进行数据处理,得到对激光与物质相互作用机理研究的有用参数。     

激光蒸汽羽的光楔错位干涉诊断

本文介绍了光楔错位干涉与高速摄影相结合诊断1.06μm长脉冲与靶相互作用产生蒸汽羽等离子体的方法。在平面铝靶厚度1mm,激光脉宽约1ms,平均功率密度约1.2×10~7W/cm^2条件下,首次拍摄了激光与靶耦合产生蒸汽羽等离子体的干涉分幅照片。根据干涉分幅照片,在距离凝聚态靶面不同的截面上,给出了蒸汽羽折射率随径向距离的变化曲线,并得到相应的电子密度约为10^(18)cm^(-3),温度约为4500K的结果。它们都随径向、轴向距离的增加而减少。     

LY12铝平面靶对1.06μm激光反射率的测量

采用激光反射率多路测试仪,测量了LY12铝平面靶对1.06μm激光的反射率和反射激光强度的空间分布。在大气、室温环境下,靶表面粗糙度为1.6～3.2μm,激光功率密度由16.8kW/cm~2上升至60.8kW/cm~2时,长脉冲激光反射率由0.90降至0.80。激光功率密度为283MW/cm~2时的短脉冲激光反射率为0.78。而激光反射率和反射激光强度空间分布与靶的温度场、后退的烧蚀面光学特性及蒸汽羽对激光的吸收性质有关。     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

Bi靶激光等离子体极紫外光源以及碎屑辐射特性研究

激光等离子体极紫外光源具有体积小、稳定性高和输出波长可调节等优势,在极紫外光刻领域发挥着重要的作用。Bi靶激光等离子体极紫外光源在波长9～17 nm范围内具有较宽的光谱,可应用于制造极紫外光刻机过程中所需的极紫外计量学领域。利用平像场光谱仪和法拉第杯对Bi靶激光等离子体极紫外光源以及离子碎屑辐射特性进行了实验研究。在单脉冲激光打靶条件下,实验中观察到Bi靶激光等离子极紫外光谱在波长12.3 nm处出现了一个明显的凹陷,其对应着Si L-edge的吸收,是Bi元素光谱的固有属性。相应地在波长为11.8和12.5 nm位置处产生了两个宽带的辐射峰。研究了两波长光谱特性以及辐射强度随激光功率密度的变化。结果表明,在改变聚焦光斑大小实现不同激光功率密度（0.7×1010～3.1×1010 W·cm-2）过程中,当功率密度为2.0×1010 W·cm-2时两波长处的光辐射最强,其原因归结为Bi靶极紫外光辐射强度受激光能量用于支撑等离子膨胀的损失和极紫外光被等离子体再吸收之间的平衡制约所致。在改变激光能量实现不同激光功率密度过程中,由于烧蚀材料和产生两波长所需高阶离子随着功率密度的增加而增加,增强了两波长处的光辐射。进一步,研究了双脉冲激光对Bi靶极紫外光谱辐射特性影响,实验发现双脉冲打靶下原来在单脉冲打靶时出现在波长13～14 nm范围内的凹陷消失。最后,对单脉冲激光作用Bi靶产生极紫外光源碎屑角分布进行了测量。结果表明,当探测方向从靶面法线方向移动到沿着靶面方向上的过程中,探测到Bi离子动能依次减小,并且离子动能随激光脉冲能量降低而呈线性减小。此项研究有望为我国在研制极紫外光刻机过程所需的计量学领域提供技术支持和打下夯实的基础。     

用1.05,0.53μm激光辐照Au盘靶的吸收规律与数值模拟

离散等离子体卡计测量等离子体能量,研究～0.8ns,1.05,0.53μm激光辐照Au盘靶产生的Au等离子体对激光的吸收规律.报道了吸收与激光入射角度和功率密度关系的实验结果.根据分析实验结果提出了吸收的定标规律.实验结果与一维平面等离子体模型模拟结果相符. 关键词：     

空间碎片典型材料激光烧蚀反喷羽流实验研究

建立了观测和记录不同激光入射角度烧蚀6061铝合金靶材等离子体反喷羽流特性的实验装置,对实验结果图像进行了处理,并对处理结果进行了数值拟合。拟合结果表明,激光辐照靶材后100ns内,等离子体反喷羽流大致分布区域为靶面外5mm×5mm。激光以不同角度入射时,等离子体反喷速度相对于靶面法线方向大致呈轴对称分布。当激光相对靶面法线方向小角度范围内入射时,激光烧蚀引起的冲量主要沿靶面法线方向,反喷羽流沿靶面法方向的速度为20~40km·s-1。激光斜入射时,反喷羽流沿靶面法线方向的速度要大于激光垂直入射的情况。高斯函数可以很好地描述等离子体反喷羽流速度分布。     

自由振荡钕玻璃激光照射下LY12铝靶的喷溅和吸收波现象

本文研究了在自由振荡钕玻璃激光照射下LY12铝靶产生喷溅的物理机制及特性。这种幅度与时间无规律变化的激光序列尖峰脉冲的单个脉冲宽度约2μs，脉冲间隔约5μs。在这些脉冲作用下产生的喷溅过程也呈现相应的序列特性。在10^7W／cm^2的激光平均功率密度下，个别的尖峰脉冲功率密度可大于10^8W／cm^2。用分幅和扫描高速相机分别测量速度较低的喷溅物汽化运动图象，观察到了以7．7mm／μs的速度逆着入射激光方向传播的靶蒸汽和等离子体的喷溅过程，这相应于激光吸收波现象，并发现有屏蔽效应。     

飞秒激光与薄膜Cu靶作用时质子能谱实验

采用飞秒激光辐照固体薄膜Cu靶的方式对质子束的产生及质子束能谱开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ飞秒激光装置上,保持脉宽为30 fs不变,测量了不同激光能量和功率密度下辐照7 m Cu靶时的质子能谱。研究结果表明:质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截断;随着质子束能量的增加,质子束流减小;轰击厚为7 m的Cu靶时,激光能量越大则质子束流越强;随着激光功率密度的增加,质子截止能也随之增加。     

空气中YAG激光诱导Cu等离子体空间特性的研究

在空气中利用Nd: YAG脉冲激光诱导金属Cu靶,产生激光等离子体羽,并获得等离子体羽的空间谱;研究了空间谱线结构;分析了不同空间位置处电子温度和电子密度的空间演化规律;并对等离子体光谱的特性和产生机制进行了讨论. 结果表明：谱线结构、谱线强度和等离子体的电子温度及电子密度都与空间位置变化密切相关,特征谱强度最大值出现在距靶面0.75-1.0mm的空间位置处,此处CuⅠ谱线相对强度最强,在1.25 mm空间位置处电子温度比周边的电子温度偏低,但此处电子密度反而升高,这种现象可以由级联效应得到解释。     

空气中YAG激光诱导Cu等离子体空间特性的研究

在空气中利用Nd:YAG脉冲激光诱导金属Cu靶,产生激光等离子体羽,并获得等离子体羽的空间谱;研究了空间谱线结构;分析了不同空间位置处电子温度和电子密度的空间演化规律;并对等离子体光谱的特性和产生机制进行了讨论.结果表明:谱线结构、谱线强度和等离子体的电子温度及电子密度都与空间位置变化密切相关,特征谱强度最大值出现在距靶面0.75～1.0mm的空间位置处,此处CuⅠ谱线相对强度最强,在1.25mm空间位置处的电子温度比周边的电子温度偏低,但此处电子密度反而升高,这种现象可以由级联效应得到解释.     

薄膜钯靶蚀特性的实验研究

薄膜靶是Ｘ射线激光研究中常用靶型之一，了解它在强激光作用下的烧蚀过程是非常重要的，本文介绍了钯薄膜靶烧穿时间的测量，并通过对测数据拟合给出薄膜靶质量烧蚀速率与吸收功率密度的定标关系。     

30J能量驱动类镍银X光激光的理论研究

 在1.2×10¹³W·cm^－2低功率密度下，对基频激光预主短脉冲驱动类镍银X光激光机理进行了数值模拟和理论分析。证实了在靶长23 mm范围内X光激光都能获得有效放大，取得了和实验相符合的结果。考虑了单柱面镜线聚焦沿靶长度方向功率密度的非均匀性对X光激光放大的影响，采用弯曲靶能有效克服折射以及单柱面镜线聚焦功率密度非均匀带来的不利影响。理论模拟给出的类镍银X光激光的出光下限泵浦功率密度也与实验符合得很好。理论模拟还表明，采用1%左右的预脉冲强度并对预主脉冲时间间隔进行优化，X光激光的输出能量和能量转换效率将获得大幅度提高。     

强CO_2激光照射靶面的现象

在强激光对靶材的作用中,以连续及脉冲CO_2激光为主光源,首先研究了发生于靶前区的现象,用高速干涉摄影术来诊断,判别出连续激光引起烧坑形成的时间及蒸汽羽喷向的扭转过程,并观察了脉冲激光引起等离子体的发展、空气击穿及产生冲击波运动和蒸汽羽等非自发光现象,使用了脉冲He-Ne激光高速干涉摄影装置。     

薄膜钯靶烧蚀特性的实验研究

薄膜靶是ｘ射线激光研究中常用靶型之一，了解它在强激光作用下的烧蚀过程是非常重要的。本文介绍了把薄膜靶烧穿时间的测量，井通过时所测数据拟合给出薄膜靶质量烧蚀速率与吸收功率密度的定标关系。     

强CO2激光照射靶面的现象

在强激光对靶材的作用中,以连续及脉冲CO₂激光为主光源,首先研究了发生于靶前区的现象,用高速干涉摄影术来诊断,判别出连续激光引起烧坑形成的时间及蒸汽羽喷向的扭转过程,并观察了脉冲激光引起等离子体的发展、空气击穿及产生冲击波运动和蒸汽羽等非自发光现象,使用了脉冲He-Ne激光高速干涉摄影装置。 关键词：     

2 ns, 351 nm激光黑腔靶受激Raman散射实验研究

 介绍了在神光Ⅱ装置上开展的长脉冲2 ns,351 nm激光与黑腔靶相互作用的实验，报道了受激Raman散射光时间分辨谱图及能量测量的实验结果。长脉冲2 ns激光注入小腔靶（Ø700 mm×1 250 mm）时，激光辐照缝靶产生的SRS光能量是激光与全腔靶作用产生的SRS光能量的1.3倍。在2 ns激光与不同尺寸黑腔靶作用的情况下，激光辐照小腔靶产生的SRS光能量比标准腔靶(Ø800 mm×1 350 mm)产生的SRS光能量高1.6倍。由于激光功率密度下降，2 ns激光打靶SRS散射光要弱于短脉冲1 ns激光打靶，但持续时间稍长。实验结果表明：长脉冲2 ns激光与标准腔靶相互作用时，等离子体“堵腔效应”比较严重，标准腔靶尺寸不再合适。     

一种偶氮接枝聚氨酯材料的光致变色性质

采用接枝共聚的方法合成了一种具有偶氮侧基的聚氨酯材料，利用旋转涂膜法制备了该材料的薄膜。在室温下测试了该薄膜的吸收光谱和光致变色性质。并且研究了曝光时间与激光功率密度对光致变色性质的影响。发现，该材料在波长为532nm激光作用下，500nm处吸收减弱，360nm处吸收增强。随着曝光时间的延长和激光功率密度的增大，这种变化趋势增强。