类钠铜离子软X射线激光三体复合泵浦机制的研究

 详细研究了类钠铜离子激光等离子体中的各种复合过程，并从理论上描述了类钠铜离子软X射线激光的低温三体复合泵浦机制。     

类锂钙和钾离子X射线激光的实验研究

探索进入“水窗”波段以寻求X射线激光在近期的科学技术应用,是当前实验室X射光线激研究的一个重要目标.采用复合泵浦方案,我们曾用较低的驱动激光功率首次实现了类锂硅离子5f—3d(8.884nm),5d—3p(8.728nm)跃迁软X射线激光,并第一次发现了类锂硅离子的6f—3d(7.583nm)和6d—3p(7.464nm)新的X射线激光跃迁.最近,我们进一步完成了线聚焦激光辐照CaF_2和KCl平板靶的实验,探索了沿类锂离子等电子数序,将软X射线激光推进至更短波长的现实可能性,实现了类锂钙和类锂钾4f—3d跃迁的软X射线激光,波长分别为5.77nm和6.47nm,增益系数分别达到4.3cm~(-1)和1.6cm~(-1).同时也观察到了类氢氟Hα(8.09 nm)的增益,增益系数为1.4cm~(-1).实验结果进一步显示了复合泵浦类锂离子方案在实现更短波长X射线激光方面的潜力.     

我国X射线激光研究突破性进展波长短于100激光增益实验成功

1989年8月至11月,中国科学院上海光机所激光等离子体物理研究室在高功率激光物理开放实验室的大力协同下,利用LF12激光装置在低功率运行条件下成功地进行了类锂离子复合泵浦软X射线激光增益实验,实现了波长短于100(?)的类锂Si~(11+)离子的软X射线激光放大.这是迄今国内实验室获得的最短X射线激光波长,显示我国的X射线激光研究朝着具有重要应用意义的“水窗”波长(23～44(?))推进了     

泵浦功率密度对复合类锂离子X射线激光特性的影响

本文通过分析不同泵浦功率密度下类钾硅离子X射线激光的实验结果以及有可能实现X射线激光的其它类锂离子的光谱特性,表明利用类锂离子复合方案,在现有驱动激光装置上实现“水窗”波段放大器有很大的可能性。     

作为X激光增益介质的激光等离子体特性

本文报道利用具有空间分辨能力的透射光栅谱仪对以三体复合泵浦实现锂离子(Si~(11+)X光自发辐射放大的增益介质——硅激光等离子体特性的研究。结果表明,等离子体5～100A范围软X线辐射主要来自类氦离子(Si~(12+))到(S~(11+))复合辐射和Si~(11+)(n=3→n=2)跃迁发射的贡献,且它们辐射的最大强度距靶面130μm,对应的电子密度3×10~(20)cm~(-3)与Si~(11+)+1s~23d能级的粒子数相对丰度比36;实验中还观察到Si~(11+)(1s~23d-1s~22p)跃迁发射存在着明显的自吸收现象。     

电子碰撞激发机制中自电离与双电子俘获

 以Ge为例，研究了双电子复合代替自电离与双电子俘获对离子布居的影响；通过解包括双激发态和自电离与双电子俘获过程的速率方程组，研究了类F离子与类Ne离子基态对19.6nm与23.6nm激光线上、下能级的布居贡献因子及类Na离子与类Ne离子的电离速率，并讨论了这两条激光线的反转与增益。     

“水窗”波段类Li离子各电离态的电离能

用相对论多组成Ｄｉｒａｃ－Ｆｏｃｋ方法计算了“水窗”波段类Ｌｉ离子各电离态的电离能，这些能量对于优化复合泵浦软Ｘ射线激光机制具有重要意义。     

对应于铜离子X射线激光条件下的等离子体基本参数和光谱结构

本文是在复合泵浦类钠铜软X射线激光系统实验基础上,对该体系的等离子体参数、光谱结构进行测量和分析,给出了类钠铜离子粒子数反转,增益系数与等离子体参数及发射谱结构的内在联系。文中也给出了不同激光功率对各种等离子体参数、光谱结构的影响。     

国产复合功能光纤实现万瓦激光输出

正作为长距离分布式侧面泵浦技术的典型代表,泵浦增益一体化复合功能激光光纤(Pump-gain integrated Functional Laser Fiber,PIFL-fiber)是包含单根增益光纤与多根泵浦光纤的多功能集成器件。基于倏逝波耦合效应巧妙地解决了超大泵浦功率注入的技术难题,已成为高功率光纤激光放大技术的主流技术方案之一。2018年2月,中国工程物理研究院激光聚变研究中心科研人员成功制备(8+1)型PIFL复合功能激光光     

类锂-AI~(+10)离子4f-3d跃迁的软X射线ASE增益实验

在六路激光等离子体装置上已成功地进行了复合泵浦机制的软X射线自发发射放大(ASE)的演示实验.利用自制的针孔透射光栅谱仪,巳观测到激光产生的线状等离子体中,类理-Al~(+10)离子的4f-3d跃迁(154.7(?))的ASE增益放大.测量了一组不同长度线状等离子体的类锂-Al~(+10)离子4f-3跃迁线沿轴线发射的时间积分谱线强度.结果表明,该谱线发射强度随等离子体长度呈指数式增长,相应的增益系数为3.7±0.9cm~(-1),其最大增益长度积约为2.7.     

超强激光参数对等离子体折射系数的影响分析

分析了超强激光与等离子体相互作用的“准静态”冷等离子体模型,求出了等离子体相对于矩形和非矩形脉冲激光的折射系数;讨论了激光参数对等离子体折射系数的影响,结果发现：1）当激光强度归一化矢势的大小大于1.4时,在同一激光强度下,矩形激光对应的静电势大于非矩形激光对应的静电势,激光强度越小,两者的差异越小;2）在同一激光强度下,矩形脉冲激光引起的折射系数远较非矩形激光脉冲引起的折射系数大;3）不管是哪种脉冲激光,只要激光强度增加,折射系数都增加,但矩形脉冲激光更易使折射系数达到1;4）在激光强度一定时,随着脉冲激光波长的增加,折射系数都按一定的指数规律减少,非矩形脉冲激光的减少幅度大于矩形脉冲激光减少的幅度;5）当波长趋于零时,折射系数都趋于1,这是由于脉冲激光的频率增高,等离子体中产生了非常强的 “透镜”效应所至.     

种子注入的短脉冲激光器特性研究

 从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发，设计了一种微型二极管泵浦激光器，并对种子激光器的结构和参数进行了优化。该激光器运转稳定，输出光束质量高，光束发散角小，光-光转化效率为17-4%，斜率效率可达24%，输出功率可达80mW。将此种子激光注入到调Q激光器中，改善了调Q激光器的输出特性，使得激光脉冲的建立时间缩短了40ns，输出的横模场分布得到了明显改善。     

Evaluation of probe lasers employed in optical diagnostics for phase transformation of thin films during excimer laser crystallization

The stability and reliability of probe laser is an important factor affecting the inspection of the phase transformation process of Si thin films during excimer laser crystallization using in-situ time-resolved optical measurements. The changes in 2D intensity profile, peak power density, and beam wander of the commonly used helium–neon (He–Ne) and diode laser are investigated experimentally. It is found that the peak power density of He–Ne laser is higher than that of diode laser, while the total power of He–Ne laser is lower than that of diode laser. Although the instability in the peak power density of He–Ne laser will increase with increasing the operation time, the beam stability of He–Ne laser is better than that of diode laser. For long-time operation (>24 h) of optical measurements, the diode laser is a good candidate of probe laser. Conversely, the diode laser is suitable for the short-time operation (<24 h) of optical measurements because the beam-wander is higher than that of He–Ne laser.     

激光光强扰动对相干场成像降质影响理论研究

激光相干场成像系统发射多束激光,经大气传输对远程目标成像,大气湍流引起的激光束光强扰动是影响成像质量的一个关键因素.本文从湍流引起的激光束光强扰动对回波解调信号的影响关系入手,建立了激光回波光强扰动因子对相位闭合系数和成像频谱分量的降质传函理论模型;基于三光束激光相干场成像系统仿真验证了理论模型的有效性.研究表明激光相干场成像频谱分量和成像像质主要受三光束相位闭合求解算法中第二光束光强扰动影响.该研究揭示了激光回波光强扰动对成像像质的影响机理,对于分析大气湍流等引起的光强扰动降质效应和合理分配多光束光强稳定性以提高成像质量具有理论指导意义.     

射频板条CO2激光器输出光束的光学变换

射频激励板条CO2激光器输出激光近场光斑近似为一条线,远场光斑为O形图样。在垂直于光束传输方向的平面内,光束在一个方向发散很大,无法用于激光加工。根据激光器不同的激光功率级别及光束尺寸,分别采用了圆柱面镜、滤波光阑、扩束望远镜等不同组合的方法,将200 W激光器输出光束变换成远场光束为Φ6、近似TEM00模的圆形光束,500 W激光器远场光束为Φ10的低阶模的圆形光束。成功用于激光切割。     

连续和重复频率激光对旋转壳体加热效率的数值模拟

 基于有效利用激光能量的目的，采用有限元分析方法分析并比较了重复频率和连续激光对旋转壳体的加热效率。数值计算结果表明：重复频率激光要比连续激光的加热效率高，而且加热效率与重复频率、占空比等有关；在平均功率密度相同的前提下，在频率相同条件下，占空比减小，温度上升加快，即加热效率随占空比的减小而增大；在相同占空比条件下，重复频率越小温度周期变化越明显，振荡峰值越大，当占空比较小时随着辐照时间的增加重复频率对加热效率影响减小。     

激光光斑形状和尺寸对扫描显示中散斑对比度的影响

计算了圆形、矩形激光光斑对于激光扫描显示系统中散斑对比度的影响.对于圆形光斑,当光斑尺寸大于散射表面相关长度时,得到的散斑对比度随着光斑尺寸变小而下降;当光斑尺寸接近表面相关长度大小时,由于光斑中包含的散射颗粒变少,得到的是非高斯散斑,散斑的对比度反而会变大;随着激光斑进一步变小,由于镜面反射效果散斑的对比度会很快下降.对圆形光斑部分结果给出了实验验证.为了保证光斑中有足够的散射颗粒,只在一个方向压窄光斑,分别计算了平行于扫描方向和垂直于扫描方向压窄光斑得到的散斑对比度.平行于扫描方向压窄光斑,散斑的时间相关性会下降,平均效果变明显,散斑的对比度变小;垂直于扫描方向压窄,散斑对比度变化不大.     

高效频率转换下双波长外腔共振和频技术研究

基于外腔的高效频率转换, 尤其是当系统运行在抽运不消耗近似机理下, 信号光可实现大于90%的转换, 因此无法通过信号光直接获得其到腔模频率锁定的误差信号. 本文通过对信号光调制、和频光解调的方法获得了该误差信号, 实现了双波长激光到外腔腔模的级联锁定. 实验中外部环形腔将1.3 W的1064 nm抽运光放大到约14.3 W. 当1583 nm信号光从10 μW变化到50 mW, 其到636 nm和频光的转化效率约为73%; 当从50 mW变化到295 mW时, 转换效率呈线性降低到60%, 最终获得了440 mW的636 nm激光.     

10 ps High Power Laser System at 248 nm

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎａｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅｅｆｆｏｒｔｄｉｒｅｃｔｅｄｔｏｗａｒｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔｐｕｌｓｅ,ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒＵＶｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｓ .ＫｒＦｌａｓｅｒ,ｗｉｔｈｉｔｓ～ 2ｎｍｂａｎｄｗｉｄｔｈ ,ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏ ｏｐｔｉｃａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｔｓｕｎｂｏｕｎｄ ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｅ ,ｉｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｔｈｅ…     

高峰值功率1．57μm脉冲激光器的研究

KTP非线性频率转换技术是实现人眼安全激光的有效方法,为了获得高峰值功率人眼安全激光,设计了一种级联式1．06μm泵浦非临界相位匹配环形腔KTP光参量振荡器一光参量放大器,并对其激光输出进行了测试,结果证明该光参量振荡器输出激光波长1．571μm,激光峰值功率42MW,光光转换效率35％,能量稳定度2．5％。该技术已用于计量检测标准光源,并在远程人眼安全激光测距仪、激光雷达等装备中具有应用前景。