增益与吸收对X光激光传播放大的影响

在光沿直线传播的假设下，研究了Ｘ光激光在等离子体中的传播与放大。对类氢炭等离子体，除非光线不断通过强吸收区，增益曲线的吸收部分不会严重影响Ｘ光激光的输出能量。     

X光激光实验研究进展

自１９８７年开发Ｘ光激光实验以来，在许多物理机制研究上取得重要进展，尤其利用电子碰撞激发机制实现了一系列类氖锗离子的Ｘ光激光增益。在驱动能量－６００Ｊ、脉宽－１．２ｎｓ条件下，首先获得１９．６－２８．６ｎｍ间的５条跃迁增益线，ＧＬ值约８，利用平面Ｘ光反射镜又实现双程放大，时间分辨的强度提高１０倍。     

X光激光实验研究进展

自１９８７年开展Ｘ光激光实验以来,在许多物理机制研究上取得重要进展,尤其利用电子碰撞激发机制实现了一系列类氖锗离子的Ｘ光激光增益．在驱动能量～６００Ｊ、脉宽～１．２ｎｓ条件下,首先获得１９．６～２８．６ｎｍ间的５条跃迁增益线,ＧＬ值约８,利用平面Ｘ光反射镜又实现双程放大．时间分辨的强度提高１０倍．在此基础上．又完成低能量驱动和预－主脉冲驱动的Ｘ光激光增益实验,为在较低驱动能量下实现高增益和准单线的Ｘ光激光输出探索有效的技术途径． This paper introduces the progress on X-ray laser investigations in CAEP,including the experiments of X-ray lasers gain of Ne-like Ge pumped by electron-collision excitation, double-pass amplification of X-ray laser, low enery double-pulse driving and X-raylasers pumped by other schemes. The attentions are paid to the experimental principles, designs and results. Some suggestions of future investigations are also discussed.     

高增益的类Ne锗软X光激光实验

采用新颖的“双靶对接”设计,利用强度约12×10^(13)W/cm^2,波长1.05μm,脉宽约1ns的两路激光线聚焦辐照平面厚锗双靶,观察到了波长为19.6、23.2、23.6、24.7和28.6nm的五根类Ne锗3p-3s跃迁谱线的放大。波长为23.2和23.6nm的谱线,增益-长度乘积GL的值约13。利用软X光扫描相机观测了四根软X光谱线的时间特性。     

X光激光实验中的等离子体状态诊断

在LF-12激光装置上,将500～600J、约1.5ns脉冲宽度的Nd玻璃激光聚焦成约120μm宽、20mm长的线作用到1mm厚的锗平面靶上。在靶室内设置具有空间分辨本领的平晶谱仪(测量波长范围在0.6～0.9nm)诊断锗等离子体状态。用2p-nd(n≥4)能级跃迁的类Ne离子谱线间的相对强度比估计等离子体电子温度在400～600eV。在实验中测到的线谱主要是类Ne GeXXⅢ离子产生的,类F GeXXⅣ离子产生的谱线次之,类Na GeXXⅡ离子产生的谱线比较弱。并且初步观察到线状等离子体轴向分布均匀性和横向离子分布特征。     

用波动光学研究X射线激光传播与放大过程

采用放大自发辐射模型，利用快速傅里叶变换解傍轴波动方程，考虑衍射，折射和增益饱和，编制了Ｘ射线激光在多靶中传播与放大的波动光学和程序ＸＷＡＶＥ，给出了Ｘ射线激光的空间分布，角分布和空间相干性的结果。计算结果与多靶实验所给出的增益系数和发射角结果相符合。     

X光多层膜反射镜的损伤与破坏实验研究

产生X光激光的等离子体环境对X光多层膜反射镜造成损伤与破坏。通过模拟实验,给出国产Mo/Si多层膜反射镜的破坏阈值大约是0.10J/cm2,在这个辐照剂量下,多层膜表面均方粗糙度明显增加,反射率几乎降至为零。提出了防止多层膜反射镜破坏的一些想法。     

X光多层膜反射镜的损伤与破坏实验研究

 产生X光激光的等离子体环境对X光多层膜反射镜造成损伤与破坏。通过模拟实验,给出国产Mo/Si多层膜反射镜的破坏阈值大约是0.10J/cm²,在这个辐照剂量下,多层膜表面均方粗糙度明显增加,反射率几乎降至为零。提出了防止多层膜反射镜破坏的一些想法。     

激光产生X光的理论模型

在分析数值模拟计算结果的基础上,本文提出了一个计算平面金靶激光-X光转换的理论模型,并导出了X光转换效率等重要特征量的解析表达式。在感兴趣的激光强度范围内,对某些重要的特征量都作了详细计算。对于每一种量随激光吸收强度的变化,其理论模型得到的定性趋势和定量结果都与实验测量值很好地符合。     

短脉冲强X光泵浦产生光电离三体复合X光激光

 介绍了激光打靶产生短脉冲强X光辐射的方法,给出了打钠靶的数值模拟结果。 数值研究短脉冲强钠X光泵浦氖激光介质的X光激光,通过在氖中加氢的办法降低了电子温 度,有效地提高了激光增益。研究了短脉冲强X光泵浦的高增益光电离三体复合X光激光机 制,提出了在大中型激光器上开展这种X光激光研究的想法。     

短脉冲强X光泵浦产生光电离三体复合X光激光

介绍了激光打靶产生短脉冲强X光辐射的方法,给出了打钠靶的数值模拟结果。 数值研究短脉冲强钠X光泵浦氖激光介质的X光激光,通过在氖中加氢的办法降低了电子温 度,有效地提高了激光增益。研究了短脉冲强X光泵浦的高增益光电离三体复合X光激光机 制,提出了在大中型激光器上开展这种X光激光研究的想法。     

共振光泵浦X光激光机制的研究

研究了光共振激发机制的动力学过程，以及为达到高增益、维持较长的增益时间并有较大反转率所需创造的温度、密度目标区域。给出有效泵浦光子数与增益、反转率、衰减常数的关系，及其与人射光功率密度的关系；并初步估计泵浦源必须满足的某些要求。研究结果表明，只要找到共振对，光共振激发机制的实现是可能的，但自共振机制则难于实现。最后，给出了Ｚ定标律。     

X光激光在等离子体中的传播

由于等离子体柱中有垂直于轴向的电子密度梯度,致使X光激光在等离子体柱内传播时发生折射。折射效应限制了增益区的长度,采用“双靶对接”的实验方法,能有效地抑制折射的影响。本文从理论上阐述了折射效应对激光增益的影响相当于在小讯号增益系数上加了一个负项;并给出X光激光出靶端的强度角分布及偏离轴向的折射角;为“双靶对接”实验提供靶面的夹角值。理论计算结果与实验结果符合得很好。     

激光产生X光的数值模拟研究

本文对激光Ｘ光转换的主要物理过程和数值模拟程序概况作了概括性的介绍，给出了典型的物理图像和数值计算结果。在分析数值结果的基础上，对某些重要物理量作了规律性的研究，预估结果与实验测量值作了比较，它们在定性趋势和定量结果方面都符合得较为满意。     

几何光学近似下X光激光的三维传播与放大

采用放大自发辐射(ASE)模型何光学近似,在考虑折射效应而不考虑饱和 ,用几效应和等离子体老化的情况下,编制了单靶三维光路计算程序,给出了出射X射线激光的强度角分布和空间分布。在线聚焦等离子体线宽方向尺寸有限和横向密度梯度为0的条件下,研究了X光激光传播放大特性,重新审视了计算横向发射角时所用的公式。     

几何光学近似下X光激光的三维传播与放大

 采用放大自发辐射(ASE)模型何光学近似,在考虑折射效应而不考虑饱和 ,用几效应和等离子体老化的情况下,编制了单靶三维光路计算程序,给出了出射X射线激光的强度角分布和空间分布。在线聚焦等离子体线宽方向尺寸有限和横向密度梯度为0的条件下,研究了X光激光传播放大特性,重新审视了计算横向发射角时所用的公式。     

反射镜多靶串接增益饱和软X光激光实验

利用Mo/Si多层膜软X光反射镜实现了类氖锗软X光激光的双程放大,在顺接双靶总长28mm时,加与不加反射镜相比,软X光激光输出强度增强了40倍左右,已接近饱和;光束发散角减小,增益区厚度变薄,光束的空间相干性改善。当串接四靶总长为56mm时,加与不加反射的软X光激光输出强度没有明显的差异,表明已达到深度的增益饱和。     

低强度激光泵浦类Ni离子X光激光实验

 在试运行的神光Ⅱ装置上,采用新设计的凸柱面透镜列阵均匀线聚焦系统, 用两束激光焦线叠加和双靶对接等技术,以预主脉冲激光驱动方式,在(5～8)×10¹³W/cm²的较低强度激光泵浦条件下,观测到Ni-like　Dy、Er、Yb的软X光激光输出,测得波长5.02nm类Ni-Yb和波长5.86nm类Ni-Dy的软X光激光的增益系数分别为1.6cm^-1和1.4cm^-1