超强激光超热电子激发的Kα X射线发射研究

建立了无色散型X射线谱仪. 利用SILEX-I激光装置的超强激光辐照固体物质，分别在靶前、后定量测量了Cu和Mo物质在不同激光功率密度时的X射线谱和Kα光子产额，推导了不同激光强度时的Kα X射线光子转换效率. 实验发现，打靶激光能量越高，靶后出射的Kα产额越高，100μm Mo靶可获得10^-5量级转换效率.     

超强激光与Ar团簇相互作用中X射线的研究

本文主要研究了超强超短激光与Ar团簇相互作用过程中X射线能谱、K壳层光子产额、能量转换效率以及激光对比度对X射线光子产额的影响.实验中得到K壳层的光子产额约为1× 10¹¹/发,能量转换效率约为2.8× 10^-5．同时观测到较强预脉冲离化团簇会导致预电离,产生膨胀等离子体,然而主脉冲与膨胀的等离子体相互作用的强度较未膨胀时降低了,从而导致K壳层光子产额降低,而使用高对比度的激光能增加X射线光子产额.     

飞秒激光激发空气电离的阈值研究

报道在脉宽50fs—22ps，波长800nm脉冲激光作用下的空气电离阈值的研究结果.利用探测等离子体发光信号的方法，实验测量了激发空气电离所需的阈值激光强度.结果表明，当激光脉冲宽度从50fs增加到22ps时，阈值光强I_th从8.7×10¹⁴W/cm²下降到2.7×10¹³W/cm²；I_th经历了由迅速降低逐渐发展为缓慢降低的过程.在50fs—1p     

超短脉冲强激光与固体靶相互作用中Kα射线的实验研究

在相对论激光强度下,对p偏振30 fs激光与固体Cu靶相互作用中产生的Kα射线进行了实验研究.采用刀边成像技术和单光子计数X射线CCD相结合的探测装置,在单发激光脉冲打靶时同时得到X射线源的尺寸、能谱以及Kα光子的转换效率等多种信息.实验结果与Reich等人的理论计算结果有明显的差异,Kα光子的能量转换效率在激光功率密度为1.6×1018W/cm2的条件下达到最大值7.08×10-6/sr.根据这一结果并结合蒙特卡罗程序,推断出在这一聚焦光强下激光能量转换为前向超热电子的效率约为10%.     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术，利用两步法，在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示， TiN薄膜材料表面光滑，在10 μm×10 μm范围内，均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示，TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm，迁移率达到5830 cm²/V·S，表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明，高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底     

飞秒激光-薄膜靶相互作用中超热电子产额和激光转化效率

 在激光能量130 mJ（靶面），脉宽60 fs，波长800 nm，对比度1∶10^-6，激光与靶法线成45°夹角，P偏振，靶面激光峰值功率密度约为7.0×10¹⁷ W·cm^-2，无预脉冲的条件下，采用电子谱仪与经γ标准源标定的LiF热释光探测器（TLD）相配合，测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中产生的超热电子能谱。根据所测的能谱，推算出超热电子的产额和激光能量转化为超热电子能量的效率，在靶法线方向分别为1.19×10¹⁰/sr和4.55%/sr，在激光反射方向分别为1.83×10⁹/sr和0.76%/sr。结果显示，不同方向的超热电子产额和激光转化效率有所不同，原因在于激光-等离子体相互作用产生的超热电子构成各向异性的分布。     

高Q值二维光子晶体缺三腔的数值模拟与分析

针对单光子源对高性能纳米腔的需要, 采用“柔性束缚"光子限制结构和时域有限差分法, 通过把时域和频域的光电场分布与理想高斯函数进行比较, 设计出一种高品质因子的光子晶体缺三腔(L3), 其Q值达Q=2.8×10⁵, 有效模式体积为V_eff=0.1813(λ/n)³, 相应的Purcell因子超过F=1.2×10⁵. 此外, 提出一种定量描述腔性能优劣程度的能量系数分析法, 通过定量对比二维高斯分布下的场分布能量与总能量, 提高了腔的优化速度与准确性. 计算结果表明, 随着腔性能的优化, Q值正比于能量系数γ值直至饱和.     

激光光控超导YBa2Cu3Ox薄膜开关的研制

在对光控热电效应开关进行理论分析的基础上,木文提出用YBa₂Cu₃O_x薄膜制作光控开关,并测试了在液氮温度下薄膜开关在不同激光波长下的特征参数,测试的最好结果是响应度R_v(632.8nm,10kHz,1Hz)为217V/W,归一化探测率D_*(632.8nm,10kHz,1Hz)为2.3×10¹¹cm.Hz^1/2/W,响应时间τ为0.21ms.     

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。     

窄线宽线形腔调Q双包层掺钕光纤激光器

对LD泵浦调Q双包层掺Nd³⁺光纤激光器进行了实验研究.在Littrow结构的体光栅与二向色镜构成的线形腔结构中,利用声光Q开关(AQM)调Q,在1064nm得到了光谱线宽约为0.08nm稳定的激光脉冲序列.脉冲重复频率从1kHz到10kHz可调.在重复频率1kHz时得到脉冲宽度约800ns,最大单脉冲能量180μJ,脉冲峰值功率225W,激光平均功率180mW,并对激光输出脉冲能量进行了计算,计算结果与实验符合很好.     

激发对相干态的等阶Y压缩效应

用数值计算法研究了激发对相干态|ζ;m〉＝a^+mb^+m|ζ〉的等阶Y压缩效应.结果表明:对于态a^+mb^+m|ζ〉,光场存在着等阶K(＝2,3,4,5,…)次方Y压缩效应,但是随着场模上光子增加数m的增大,等阶K次方Y压缩效应减弱.     

飞秒激光-物质相互作用产生Kα X射线

 用无色散X射线谱仪分别在靶前后测量了飞秒激光辐照铜箔产生的Kα X射线,获得了能量转换效率。入射激光脉冲宽度33 fs,能量在50 mJ～5 J,强度10₁₇～10₁₉ W/cm₂。靶后发射的Kα X射线强度随入射激光能量的增加而增加,其单色性较靶前好。采用100 μm厚靶,其能量转换率为2.2×10_-5。     

基于宽度抛物线型和渐变孔径的超高Q低V 一维光子晶体纳米梁腔的设计

设计了基于宽度抛物线型和孔径渐变的一维(1-D)光子晶体 (PhC)纳米梁腔.通过FDTD的计算模拟, 设计的这种纳米梁腔可以实现超高Q值1.8× 10⁷, 同时拥有超小模体积V～ 0.04(λ/n)³, 在继承抛物线型和渐变孔径型纳米梁腔高Q的基础上,进一步降低了模体积V. 我们设计的这种腔具有紧凑, 低制造工艺要求以及高Q/V 值等优点,在未来应有广泛应用.     

等离子体屏蔽和稀疏波对冲量耦合系数的影响

 利用脉冲Nd:YAG激光作用在铝、铜靶上，研究了不同入射激光能量下冲量耦合系数和离焦量之间的关系，以及不同功率密度情况下冲量耦合系数和光斑直径的关系。实验表明铝靶在入射激光脉冲能量由75.8 mJ增加到382.3 mJ时，冲量耦合系数峰值对应的最佳离焦量由－10 mm处远离焦点向透镜方向移到－18 mm，而对应的激光功率密度仅由2.0×10⁹ W/cm²增加到3.9×10⁹ W/cm²；铜靶实验规律和铝靶类似。等离子体屏蔽的吸收作用导致了冲量耦合系数达到最大值后迅速降低。铝靶在入射激光功率密度由0.7×10⁹ W/cm²增大到1.0×10¹⁰W/cm²时，冲量耦合系数随光斑直径增大而增大，对应变化斜率由5.2×10^-5N·s/（mm·J）增大到49.2×10^-5N·s/（mm·J），表明了稀疏波对冲量耦合系数的削弱作用随入射激光功率密度增加而增加，随光斑直径增大而减小。     

同步辐射X射线成像光束线劳厄双晶单色器设计

上海光源X射线成像光束线采用多极扭摆器(wiggler)作为辐射光源, 提出一种劳厄双弯晶单色器的设计方案. 计算结果显示, 可获得固定出口的平行单色光束, 能量调谐范围覆盖19—120keV, 在33keV时, 输出光子通量及通量密度分别为1.9×10¹³phs/s和3.8×10¹⁰phs/s/mm². 分析了劳厄晶体的聚焦及单色化性能, 计算了输出光子通量及单色器的热负载情况. 与传统的双平晶方案相比, 本设计在获得高通量和解决热负载等方面有明显的优越性, 并能有效控制热形变.     

电子通量对ZnO/K2SiO3热控涂层光学性能的影响

 研究了电子通量对ZnO/K₂SiO₃热控涂层光学性能的影响。分别采用通量为5×10¹¹/cm²·s，8×10¹¹/cm²·s，1×10¹²/cm²·s 和5×10¹²/cm²·s的电子对试样进行辐照。电子辐照下涂层的光学性能发生了退化，并且发现了退化涂层在空气中的“漂白”现象。分析了ZnO/K₂SiO₃热控涂层光学性能的退化机制，同时讨论了电子通量对太阳光谱吸收系数的影响。实验结果发现，在5×10¹¹～1×10¹²/cm²·s的电子通量范围内，电子通量对ZnO/K₂SiO³热控涂层光学性能的影响相同。因此在这个电子通量范围内，采用加速地面试验来模拟空间的电子辐照效应是有效的。     

Ag(100)表面氧吸附的密度泛函理论和STM图像研究

用密度泛函理论研究了氧原子的吸附对于Ag(100)表面结构和电子态的影响.通过PAW总能计算研究了p(1×1)、c(2×2)和(2^1/2×22^1/2)R45°等几种原子氧覆盖度下的吸附结构，以及在上述结构下Ag(100)表面的弛豫特性、吸附能量、功函数等一系列物理量.研究表明：在(2^1/2×22^1/2)R45°-2O吸附Ag(100)表面的情况下，每格两列就会缺失     

N2O+离子A2Σ+电子态高振动能级的转动结构分析

利用一束波长为36055nm的激光，通过(3+1)共振多光子电离方法制备纯净的且处于X²Π_1/2，3/2(000)态的N₂O⁺离子，用另一束激光激发所制备的离子到第一电子激发态A²Σ⁺的不同振动能级，然后解离，通过检测解离碎片NO⁺强度随光解光波长的变化，得到了转动分辨的N₂     

近红外单光子探测器

该单光子探测器在实验中使用半导体制冷器制冷，雪崩二极管工作于盖革模式下，使用交流耦合方式提供门脉冲信号，通过延迟补偿和采样门控消除尖脉冲干扰，采用反馈门控减小后脉冲影响，优化电路参数减小暗计数.经实验测试与分析，温度在-62.5℃，门脉冲宽度为50ns，采样门控为10ns的条件下，最佳工作点的暗计数率小于4×10^-6ns^-1，量子效率约18%，噪声等效功率为2.4×10^-19W/Hz^1/2.     

增加光子奇偶q相干态的高阶压缩效应

通过数值计算研究了增加光子奇q相干态a_q^+m|α>_q^o和增加光子偶q相干态a_q^+m|α>_q^e的高阶压缩效应.结果表明:当q较小时,态a_q^+m|α>_q^o和a_q^+m|α>_q^e都能呈现出强烈的奇次方阶压缩效应,但无偶次方阶压缩效应,而且奇次方阶压缩随m的增大而增强.当m=0时a_q^+m|α>_q^o和a_q^+m|α>_q^e为光场振幅偶次幂的最小测不准态,但当m≠0时它们不是光场振幅偶次幂的最小测不准态.