强激光在高Z等离子体中吸收的波长关系

利用“神光Ⅰ”输出的～５００Ｊ、１．０５μｍ，～２００Ｊ、０．５３μｍ激光和“星光Ⅱ”输出的～７０Ｊ、０．３５１μｍ激光，实验研究了激光与金圆盘靶作用产生的等离子体对激光的吸收，获得了激光１０°、４５°入射Ａｕ盘靶吸收的波长关系。实验结果与一维平面等离子体吸收模型计算的结果基本相符。     

1 064 nm高反射薄膜激光损伤阈值测量方法

 参照国际上对激光损伤阈值不同测量技术建立起来的相应检测规范和标准,分别采用1-on-1,S-on-1,R-on-1和光栅扫描共4种测量方式,在1 064 nm波长下对HfO₂/SiO₂周期性高反射薄膜进行了激光损伤阈值的测量研究。根据测量结果,比较并分析了这4种测量方式之间的差异,重点研究了R-on-1和光栅扫描测量方式中存在的激光预处理效应对薄膜损伤阈值的影响,以及辐照激光光斑尺寸与损伤阈值之间的联系,并讨论了光栅扫描方式中预处理效应与扫描间距和扫描能量密度梯度的关系。研究表明：R-on-1方式下测得的损伤阈值最高,光栅扫描和1-on-1次之,S-on-1最小;1 000个脉冲激光辐照下的累积效应不显著,并且在激光光斑尺寸的差异较小时,阈值与光斑尺寸的对应关系并不明显;光斑尺寸相同时,扫描光斑的间距越小,激光预处理效果越好。     

高反射光学薄膜激光损伤研究进展

激光诱导损伤阈值是大功率光学系统中重要参数,其数值大小对激光系统的输出功率与稳定性具有重要影响。为了突破损伤阈值对激光光学系统输出功率的限制,科研人员主要从制备薄膜工艺、激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺等方面开展研究。本文介绍了高反膜理论、制备工艺;综述了近十年来国内外对高反膜损伤研究的成果;阐述了激光特性、薄膜特性以及薄膜后工艺对薄膜损伤阈值的影响。在此基础上,对提高高反膜损伤阈值的研究和发展趋势进行了分析与展望。     

高损伤阈值三倍频分离膜

 设计了Nd：YAG激光用三倍频分离膜,膜层材料为SiO₂和HfO₂。经过优化,膜系在355 nm处的反射率在99%以上,在532 nm和1 064 nm处透射率也在99%以上。采用电子束蒸发技术,在熔融石英基底上制备了样品,经测量,制备的分离膜光学性能与设计值接近。分离膜在355 nm激光辐照下的损伤阈值为5.1 J/cm²,并用微分干涉显微镜表征了薄膜损伤形貌。     

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法测定高纯铪中10种杂质元素

高纯铪由于具有独特的理化性质,在核反应堆、等离子切割机、光学元件等方面有着重要的应用。高纯铪中杂质的种类和含量会影响高纯铪的物理化学性能,应用中对高纯铪纯度的要求也越来越高,这就对高纯铪的分析检测技术提出了更高的要求。激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）是激光剥蚀进样技术与电感耦合等离子体质谱联用,可以直接分析固体样品,并且方法前处理简单,可以避免样品前处理过程中引入杂质,是一项高效、快速、精密的分析技术,在环境、地质、冶金、燃料能源、材料、生物医药、考古等领域广泛应用。所以,激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）是高纯金属杂质元素最佳检测方法之一。还未见有应用LA-ICP-MS于高纯铪样品的报道。用LA-ICP-MS对高纯铪中10种杂质元素（Al,Sc,Ti,Fe,Ni,Cu,Mo,Ag,Sn,W）进行定量分析。为了降低激光剥蚀过程中元素的分馏效应,提高信号灵敏度和稳定度,对激光剥蚀参数进行优化实验。确定了激光剥蚀的最优仪器参数为：氦气流量600 mL·min-1,激光能量90%,剥蚀孔径150 μm,激光扫描速度60 μm·s-1,激光脉冲频率20 Hz。经实验优化后的ICP-MS仪器工作参数为：RF功率1 450 W,射频匹配电压1.8 V,载气流量0.85 L·min-1,冷却器流量0.85 L·min-1,采样深度7.5 mm。在最优参数条件下,利用内控标样建立工作曲线,各杂质元素标准曲线的线性相关系数为0.993 6～0.999 8。采集载气空白的信号强度,平行测定11次,以3倍空白信号的标准偏差所对应的含量作为元素的检出限,得到各元素的检出限为0.001~0.08 μg·g-1。将高纯铪制成尺寸合适的样品,用硝酸洗去样品表面的氧化物,将其装入剥蚀池中,运用线扫描剥蚀方式,在最佳仪器工作条件下,对三个高纯铪样品中的10种杂质元素进行定量分析。实验结果显示,杂质元素含量为0.17～36.76 μg·g-1,相对标准偏差为1.4%～20%,精密度良好。以184W为例,将LA-ICP-MS法和ICP-MS法的测定结果进行t检验,三个样品的t值分别为2.14,1.64和2.11,均小于显著性水平为0.05时的临界值（t_{0.05, 12}=2.18）,说明LA-ICP-MS法和ICP-MS法的测定结果在置信度为95%时没有显著性差异,即正确度良好。所以,该方法正确度和精密度良好,可用于高纯铪中杂质的定量分析。     

用于OPCPA高展宽比的展宽器

 根据öffner展宽器的原理和设计，进行了光学参量啁啾脉冲放大系统中信号光脉冲展宽的实验研究。通过数值方法，合理地选择了展宽器光学元件的各项参数，即光栅常数为1 800 (102 mm×102 mm),凹面镜曲率半径为1 000 mm,凸面镜与凹面镜之间的距离为653 mm,信号光入射角为51.05°。实验结果表明，优化后的öffner展宽器可以将脉宽为30 fs的信号光脉冲展宽到545 ps, 展宽比为18 167,满足OPCPA放大的需要。     

表面层对1 064 nm高反射镜损伤阈值影响

 采用电子束蒸发的方法制备了３种具有不同表面层材料及结构的中心波长为1 064 nm的零度高反镜,３种膜系表面层分别为1/4波长光学厚度的HfO₂,1/2波长光学厚度的SiO₂,以及1/4波长光学厚度的SiO₂。光谱测试表明：三者在1 064 nm处均有较高的反射率（高于99.8%）,利用热透镜的方法测量得到３个膜系辐照激光正入射情况下,薄膜对光的吸收比例分别为3.0×10^-6,5.0×10^-6和6.5×10^-6,其损伤阈值分别为32.5,45.2和28.4 J/cm²。并在膜层内部电场分布和膜层材料物理特性的基础上分析了３种不同表面层膜系吸收和损伤阈值差别的原因。     

改型wiggler高次谐波自由电子激光的非线性理论分析

建立了改型wiggler自由电子激光的非线性理论,导出了自洽非线性方程组.用计算机模拟方法对改型wiggler高次谐波自由电子激光进行了分析,得到了电子在与光场相互作用,从线性调制到非线性饱和演化过程中的相空间群聚图、高次谐波的增益、抽取效率以及电子束能谱图,同时,还研究了电子束能散度对高次谐波的增益和效率的影响等.模拟结果证实了改型wiggler自由电子激光是实现短波长相干光辐射的重要途径之一. 关键词：     

激光高反射膜的研究

研究混合膜（TiO2 Ta2O3;Ta2O5 ZrO2)的色散规律，用Ta2O5 ZrO2和SiO2成功地镀制出两个波段（632．8nm,1.06μm)的激光反射膜，使激光破坏阈值提高5％－15％（1．06μm)，膜层吸收小，机械强度增加。     

高重复频率激光脉冲光束大小对吸收玻璃损伤特征的影响

针对高重复频率对吸收性滤光片损伤问题,研究了高重复频率(kHz量级)激光脉冲的光束半径大小对吸收玻璃的形貌特征和损伤机理.研究发现在总的激光作用个数、单脉冲能量和脉冲作用频率固定时,吸收玻璃的损伤特性发生很大变化:在光束半径较大时,激光能量分散,主要损伤形貌是熔化破坏;随着光束半径的减小,激光脉冲能量变得集中,热量的累积效果变得明显,逐渐变成熔化破坏和气化破坏;当激光光束半径小到一定程度,则会由于光强过大使得介质表面发生击穿而产生激光等离子体冲击波,同时由于热量沉积的集中使光束作用中心处产生超热液体,当满足相爆炸发生的条件时,气化物、液滴和固体颗粒的混合物会向外飞溅,在损伤凹陷的周围形成气化物、液滴的冷凝区和固体颗粒溅射区. 关键词： 激光诱导损伤 高重复激光脉冲 吸收玻璃 相爆炸     

高发射截面掺镱氧化物玻璃

在国外报道的一些掺镱(Yb^3 )激发玻璃基上,实验研究得到发射截面更大的掺Yb^3 玻璃.其中掺Yb^3 锗碲酸盐`硼酸盐和硅铌酸盐玻璃的发射截面大于1.9pm^2;磷酸盐玻璃的发射截面较小但有较长的荧光寿命.优良的光谱性质使这些玻璃有望成为高平均功率和高峰值功率激光器增益介质的候选基质.     

激光冲击690高强钢位错组态与晶粒细化的实验研究

为研究激光冲击材料内部位错组态和晶粒细化的关系,用脉冲激光对690高强钢试样进行了冲击强化处理,采用扫描电镜和透射电镜分别获得了冲击后试样的扫描电子显微像和透射电子显微像、高分辨电子显微像,并对高分辨电子显微像进行快速傅里叶逆变换,从位错组态角度建立了激光冲击690高强钢晶粒细化模型.结果表明,690高强钢试样经功率密度为5.09 GW/cm^2的激光冲击加载后,其材料内部位错增殖、表层晶粒细化,截面晶粒尺寸大小分布在80~200 nm;析出相与基体保持半共格关系,基体中分布着众多刃型位错、位错偶以及扩展位错等缺陷,其中位错偶是由带割阶的螺型位错运动形成;通过由位错、扩展位错、空位等构成的几何位错界面扩展交汇把原始大晶粒分割成细小晶粒;激光冲击690高强钢晶粒细化模型可以描述激光冲击690高强钢位错运动主导的晶粒细化过程.     

全固态飞秒激光高光束质量三倍频研究(特邀)

对全固态飞秒激光三倍频产生高光束质量343 nm飞秒激光进行了系统研究。基频光源为脉冲宽度为105 fs、重复频率为76 MHz、中心波长为1 030 nm的商用Yb:KGW锁模激光器,利用1.7 mm长LBO晶体获得60%的二倍频转换效率,然后分别研究了基于BBO晶体Ⅱ类相位匹配和Ⅰ类相位匹配的三倍频产生。在基频光功率为5 W的条件下,利用Ⅱ类相位匹配的BBO晶体,获得的最大平均功率为0.71 W,三倍频转换效率约为14%;利用Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得平均功率为1.01 W的紫外激光输出,三倍频转换效率为20.2%。获得的343 nm紫外激光的光束质量优于1.3。     

高重复率 高平均功率窄线宽KrF准分子激光系统的研究

本文报道—台自制的光学投影亚微米量级微细加工用的KrF准分子激光振荡-放大系统,并对其设计和运转性能加以讨论.该系统在200Hz重复率运转时其谱线漂移小于5×10~(-4)nm,谱线宽度为2.3×10~(-8)nm,平均功率达24.4W.     

高测速双频激光干涉仪

现代机械工业的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到 10 0 0 mm/ s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能满足这一要求。为此研制了一种基于 5 MHz频差双反射膜激光器的高测速干涉仪。通过实验对干涉仪的测量速度进行了验证。实验证明 ,该种干涉仪可以对速度为 10 0 0 mm/ s的运动物体进行位移和速度测量     

高损伤阈值激光薄膜的制备方法

近年来,随着大功率、高能量激光系统的不断发展,光学薄膜的抗激光能力成为制约激光系统高质量发展的瓶颈之一。基于不同的制备方法及工艺参数会对薄膜的损伤阈值产生重要的影响,就薄膜镀制前、镀制中以及镀制后三个方面对提高损伤阈值的方法进行综述,其中包括膜料优选、膜系设计、溶剂清洗、离子束清理、制备方法、离子束后处理、激光后处理等内容。     

高时间分辨辐射温度测量技术

 通过对影响测量辐射温度时间分辨因素的研究,得出影响测量时间分辨的主要因素是系统的偏压、电缆的长度与带宽、衰减头的带宽和示波器的带宽与采样率。通过提高系统的偏压（3 kV）、缩短电缆的长度（2 m）、使用高带宽的衰减头（18 GHz）和高带宽（6 GHz）和2×10¹⁰／s采样率的示波器,在Silex-Ⅰ激光装置上进行系统的时间分辨测量,系统的上升时间为130 ps,时间分辨为215 ps。利用该系统,在上海神光Ⅱ装置开展的实验中,时间分辨好于215 ps,观测到了激光脉冲调整后辐射温度随时间的变化。     

真空退火对355nm Al2O3/MgF2高反射薄膜性能的影响

 采用电子束蒸发沉积技术制备了355nm Al₂O₃/MgF₂ 高反射薄膜，并在真空中进行不同温度梯度的退火，用X射线衍射（XRD）观察了薄膜微结构的变化，用355nm Nd：YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阈值，用Lambda 900光谱仪测试了薄膜的透过和反射光谱。结果表明在工艺条件相同的条件下真空退火过程对薄膜的性能有很大的影响，退火温度梯度越小的样品，吸收越小，阈值越大，并且是非晶结构。选择合适的真空退火过程可以减少355nm Al₂O₃/MgF₂ 高反射膜的膜层吸收，提高薄膜的激光损伤阈值。     

高Z等离子体中的双电子复合与电子碰撞激发

 采用准相对论性Hartree-Fock-Relativistic方法与不可分辨跃迁组模型相结合，对Au和Ta元素的类Ni离子的双电子复合速率，以及Au元素类Cu离子的电子碰撞激发速率进行了计算。计算结果表明，对于Au类Ni离子的3d¹⁰-3d⁹4l5f-3d¹⁰4l双电子复合过程以及类Cu离子的3d¹⁰4l-3d⁹4l5f电子碰撞激发过程，当电子温度高于1.0 keV时，电子离子碰撞激发速率随电子温度增加而增加，双电子复合速率随电子温度增加而减小，并且电子碰撞激发对谱线辐射的贡献要比双电子复合大得多。