类氖锗X光激光增益实验

本文介绍了在LF-12激光器上进行的类氖锗X光激光增益实验。当泵浦激光波长为1.053μm,脉宽为1.1～1.4ns、能量为550～650J、线聚焦焦斑为185μm×20mm时,使用片状锗靶测量波长为19.61、23.22、23.63、24.73及28.65nm的五条激光跃迁线的增益分别为3.06、3.99、3.72、2.36及4.59cm^(-1)。实验给出了关于柱形等离子体激光介质发射区厚度及软X射线激光发射角的实验数据。实验也给出了软X射线激光强度随泵浦激光功率密度变化的讯息。最后分析了由薄膜锗X光激光靶进行的增益实验中未看到激光增益线的原因。     

“四靶串接”类氖锗软X光激光趋向饱和增益的理论研究

介绍了“四靶串接”设计思想,继对接方式之后,又提出了顺接方式来提高X光激光增益,使四靶总长度达到5.6cm。我们研制了程序系列来模拟这一实验,直接给出测点处的X光激光的强度。先用上轮“双靶对接”实验结果检验我们的程序系列,使得23.2nm激光线的结果与实验数据相符合,再用它模拟“四靶串接”实验。在实验之前,对各靶之间距离和角度,以及这些数据对实验结果的敏感程度作了预估,用以指导实验。实验结果证明理论模拟是正确的。23.2nm和23.6nm两条激光线已明显趋于饱和,其小讯号增益长度积GL分别达到18.3和17.6,有效GL分别达到16.4和15.7。X光激光的发散角已减小到3～4mrad,超过美国利弗莫尔实验室(LLNL)已发表的最好结果。     

19.6nm波长类氖锗X光激光光源理论模拟

波长19.6nm的类氖锗X光激光适合作为诊断激光等离子体界面不稳定性的光源。用经过实验检验的系列程序对预-主短脉冲驱动类氖锗进行了系统的优化设计和理论分析。采用2%~3%的预脉冲强度,6~8ns的预-主脉冲时间间隔,在4×1013W/cm2功率密度驱动下, 波长19.6nm增益区的宽度可以超过60μm,增益区的维持时间可以达到90ps。对于16mm长的平板靶,增益系数可达11.8/cm;弯曲靶增益系数可达13.3/cm;单靶小增益长度积可达21.3,单靶就可以获得饱和增益。采用双靶对接,其小讯号增益可达38.4,可以获得深度饱和增益,能满足应用演示所需的X光激光光源。     

19.6nm波长类氖锗X光激光光源理论模拟

 波长19.6nm的类氖锗X光激光适合作为诊断激光等离子体界面不稳定性的光源。用经过实验检验的系列程序对预-主短脉冲驱动类氖锗进行了系统的优化设计和理论分析。采用2%~3%的预脉冲强度，6~8ns的预-主脉冲时间间隔，在4×10¹³W/cm²功率密度驱动下, 波长19.6nm增益区的宽度可以超过60μm，增益区的维持时间可以达到90ps。对于16mm长的平板靶，增益系数可达11.8/cm；弯曲靶增益系数可达13.3/cm；单靶小增益长度积可达21.3，单靶就可以获得饱和增益。采用双靶对接，其小讯号增益可达38.4，可以获得深度饱和增益，能满足应用演示所需的X光激光光源。     

双脉冲驱动锗薄膜靶高增益X射线激光实验

利用窄脉宽,低能量并具有一定时间间隔的两束激光脉冲驱动薄膜锗靶,获得高增益X射线激光的实验方法和结果,每束入射激光能量仅几十焦耳,脉宽100—160ps,两脉冲时间间隔35Ops,所用的靶为锗薄膜靶,其长为10mm,厚为34.0nm,实验中利用掠人射光栅谱仪观测到类氖锗3s—3PJ=0—1和J=2—1两条激光线,它们的波长分别为19.61nm和23.63nm,折射角均为12mrad,人发散用分别小于10.8mrad和17.8mrad. 关键词：     

类氖锗等离子体中软X激光饱和增益实验研究

进入“冰窗”波段和获得饱和增益输出是当前实验室研究X激光的目标。考察X激光输出的强度随靶长的变化规律,是判断是否达到饱和增益的重要依据,但必须排除折射等因素造成的假像。为了校正折射等的影响,我们曾经提出并实施了“双靶对接”方案,在功率为10~(12)W的LF-12~#钕玻璃激光装置上,获得了高增益的类氖锗等离子体中软X激光输出。最近,在饱和增益研究实验中,我们发展了双靶对接的概念。设计了“多靶串接”方案,获得了趋于饱和的类氖锗等离子体中软X激光输出。     

类氖-锗电子碰撞激发X光激光的增益特性

 电子碰撞激发X光激光的增益特性依赖于电子密度Ne、电子温度Te、增益区宽度D R和介质速度梯度dv/dz等四个表征等离子体内部状态的参数。以类氖-锗离子为例研究了反转和增益特性对Te、Ne的依赖关系，并在典型的增益区宽度（D R=100 μm）和介质速度梯度（dv/dz=1.3×10⁹s^-1）下讨论了共振线俘获对增益特性影响，给出波长为19.6nm, 23.2nm和23.6nm三条激光线的增益目标区域。还讨论了双电子复合过程对离子布居的重要影响。     

类氖-锗电子碰撞激发X光激光的增益特性

电子碰撞激发X光激光的增益特性依赖于电子密度Ne、电子温度Te、增益区宽度D R和介质速度梯度dv/dz等四个表征等离子体内部状态的参数。以类氖-锗离子为例研究了反转和增益特性对Te、Ne的依赖关系,并在典型的增益区宽度（D R=100 μm）和介质速度梯度（dv/dz=1.3×109s-1）下讨论了共振线俘获对增益特性影响,给出波长为19.6nm, 23.2nm和23.6nm三条激光线的增益目标区域。还讨论了双电子复合过程对离子布居的重要影响。     

用类氖锗X光激光实验检验理论模拟

介绍了用国内1ns长脉冲和国外多脉冲驱动的类氖锗的实验数据检验X光激光的理论模拟程序系列的工作。在长脉冲驱动时,对波长19.6,23.2和23.6nm三条激光线,理论模拟与实验数据基本符合。在多个短脉冲驱动时,除了与严重过电离的复合等离子体有关的实验外,理论模拟与实验也基本符合。为今后设计激光聚变等离子体诊断所需类氖锗X光激光光源工作打下了基础。     

用类氖锗X光激光实验检验理论模拟

 介绍了用国内1ns长脉冲和国外多脉冲驱动的类氖锗的实验数据检验X光激光的理论模拟程序系列的工作。在长脉冲驱动时，对波长19.6，23.2和23.6nm三条激光线，理论模拟与实验数据基本符合。在多个短脉冲驱动时，除了与严重过电离的复合等离子体有关的实验外，理论模拟与实验也基本符合。为今后设计激光聚变等离子体诊断所需类氖锗X光激光光源工作打下了基础。     

电子碰撞激发类氖锗X光激光增益饱和的理论研究

耦合ｘ光激光辐射输运方程与速率方程，编制了研究类氖锗等离子体中多条激光线增益饱和过程的程序。计算结果与普通饱和方程的结果在深度饱和阶段有显著区别。计算结果还显示了增益曲线“烧孔”及线宽在饱和前后由不断变窄到不断加宽的现象。理论结果与“多靶串接”类氖锗Ｘ光激光实验数据进行了比较。     

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。     

模拟 ps激光驱动的类氖锗19.6 nm X光激光

 瞬态电子碰撞激发产生X光激光的机制可以极大减少X光激光的泵浦能量。模拟了脉宽为1 ps,波长1.053 μm的钕玻璃激光驱动的类氖锗X光激光。模拟表明,在临界面附近可以产生高达60 cm ^-1的增益,还计算了X光激光在等离子体中的传播,计算表明X光激光在等离子体中的折射效应仍然是影响X光激光输出强度及分布的重要因素。     

模拟ps激光驱动的类氖锗19.6 nm X光激光

瞬态电子碰撞激发产生X光激光的机制可以极大减少X光激光的泵浦能量。模拟了脉宽为1 ps,波长1.053 μm的钕玻璃激光驱动的类氖锗X光激光。模拟表明,在临界面附近可以产生高达60 cm-1的增益,还计算了X光激光在等离子体中的传播,计算表明X光激光在等离子体中的折射效应仍然是影响X光激光输出强度及分布的重要因素。     

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。     

类氖锗的X射线激光增益及其传输特性研究

在神光(10¹²W)装置上,用1.06μm激光加热片状锗靶,用袖珍式掠入射光栅谱仪测量了类氖锗离子的3S—3P激光跃迁线的增益系数和X射线激光的传输特性,得到的结果为:波长为19.638,23.224,23.627,24.743和28.643nm的5条激光跃迁线的增益系数分别为3.06,3.99,3.72,2.36和4.59cm^-1;当等离子体长度为18mm时,相应的X射线激光的发散角约为12mrad,发射X射线激光的等离子体厚度约为200μm,X射线激光峰值强 关键词：     

“多靶串接”饱和增益软X光激光实验研究

采用“多靶串接”设计,利用强度为0.8×10~(13)～1.0×10~(13)W/cm~2,波长为1.05μm,脉宽约1ns的两路钕玻璃激光线聚焦辐照四块串接的平面厚锗靶,观察到波长为23.2和23.6nm的接近饱和的类Ne锗软X光激光输出。当总靶长为5.6cm时,这两种波长的软X光激光输出的GL值都达到16左右,沿靶法线和靶平面方向的发散角都只有3～4mrad。     

倍频纳秒激光驱动类氖锗X射线激光的研究

利用JB19等程序分别对基频和倍频激光驱动条件下类氖锗X射线激光进行了模拟计算,结果表明利用倍频激光驱动同样也能够获得高强度的类氖锗X射线激光输出,只是对驱动激光的输出要求要高3.3倍.尽管如此,这也为将来在大型激光装置上开展类氖系列X射线激光研究指明了方向.初步的实验研究也证实了利用倍频纳秒激光驱动能够获得类氖锗X射线激光输出的结果. 关键词： X射线激光 类氖锗 数值模拟     

毛细管放电类氖氩X光激光中的准稳态增益

利用与全时间相关速率方程组相耦合的一维辐射磁流体力学程序,对类氖氩毛细管放电产生X光激光全过程进行了数值模拟,并根据模拟结果,深入细致地分析了产生46.9nm激光线的增益过程,指出其较高的增益来自类Ne离子的高布居和电子温度密度瞬变,这与稳态时的低增益情况很不一样,通过原子动力学层次的分析,对实验提出了一些有益的建议。