激光预脉冲对双层靶LPX辐射特性的影响

以激光产生的等离子体作为短波激光的激活介质,是目前实现X射线激光最有希望的方案之一,早在1985年,美国利弗莫尔国家实验室(LLNL)的D.L.Matthaws等人首次观察到了硒等离子体介质中类氖离子的20.9nm和20.6nm跃迁的短波激光输出,这给许多实验室X射线激光研究带来了新的生机。继后许多实验报道了他们利用各种机制所取得的结果,目前认为最有希望的泵浦机制是电子碰撞激发和碰撞复合,相应地它们对激光条件和靶的结构要求是不同的。为此,我们在文献[3]中已较系统地研究了激光与高、中和低Z元素靶相互作用的辐射特性,在文献[4]中研究了激光产生的等离子体基本参数和分布特性,在文献[1]中研究了不同结构靶对短波域粒子数反转的影响。本文是在上述工作的基础上,进一步深入地研     

纳秒激光耦合金属靶辐射电磁脉冲的实验研究

为了研究电磁脉冲(EMP)强度和分布与激光参量、靶体材料、结构等之间的关系,采用靶室内部的超小B-dot天线对强激光打靶过程中产生的电磁脉冲进行了测量,分析了不同辐射方位的脉冲强度,同时探讨了靶体支撑杆为绝缘体和导体两种情况下的电磁辐射行为。结果表明,不同方向和不同靶杆测得的电磁脉冲明显不同,如在法线方向的电磁辐射达到20V,导电靶杆最大达到22V的辐射,说明强激光打靶诱导的EMP具有很强的极化方向,并且在导体靶杆情况下,能够产生更强的电磁辐射。该研究有助于揭示激光打靶产生的EMP在靶室内部的传输极化特性以及其强度与靶杆导电性的关系。     

纳秒脉冲激光烧蚀铝靶引起的冲击波特性研究

当材料受到强脉冲激光辐照时, 由于能量沉积, 靶表面物质将气化形成靶蒸气或等离子。介绍了时间分辨阴影照相技术, 并利用该技术记录了脉冲激光与铝合金靶材相互作用后, 等离子体冲击波传播的瞬态物理过程, 分析了不同激光功率密度辐照下, 等离子体冲击波传播特性, 并利用冲击波Hugoniot关系得到了等离子冲击波状态随时间演化的规律。     

超强激光驱动薄膜靶谐波辐射的模拟研究

为了研究超强激光与薄膜靶相互作用在入射光反射方向引起的高次谐波辐射,基于在入射激光的透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波的产生,采用粒子模拟方法研究了超强激光驱动固体密度薄膜靶（即高密度薄膜靶）高次谐波辐射在入射激光透射和反射方向的空间分布。结果表明,当靶厚小于激光趋肤深度、靶等离子体密度远大于临界密度（800N_c）时,在透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波辐射,同时在反射方向,存在相对论镜面振荡机制驱动的谐波场辐射,证明了在超强激光-薄膜靶相互作用过程中两种谐波会产生共存机制;讨论了在两种产生机制下,靶厚度对谐波辐射阶次的影响,发现靶厚度超过200nm,透射方向谐波阶次达到65阶以上。该研究对深入理解超强激光-薄膜靶驱动高次谐波的产生及阿秒X射线光源的未来发展具有一定的理论意义。     

纳秒双脉冲激光的控制方法

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz,双脉冲能量大于400 mJ。     

纳秒激光驱动的数千电子伏特X射线背光面源特性

数千电子伏特(Multi-keV)量级的X射线背光成像是高能密度等离子体物理实验中常用的一种诊断技术。在神光II激光装置上,研究了纳秒激光驱动钛4.7keV波段及氯2.7keV波段背光面源的性能。研究结果表明,氯背光能谱以类He线及类H线为主,其中2.7keV波段的类He-α线最强;在当前神光II激光加载能力下,氯背光面源相对强度超过钛背光面源一个量级,因此,可选用氯He-α线的X光探针进行背光诊断。     

皮秒和纳秒脉冲激光作用于半导体材料的加热机理研究

从半导体材料的吸收机制出发,分析研究了激光能量在半导体材料中的传输过程,并采用双温模型分别模拟计算了在人射激光能量相同的情况下,皮秒和纳秒激光脉冲作用于硅半导体材料的加热过程,结果表明在纳秒脉冲作用下,可以忽略载流子效应,用单纯的单温热传导方程来模拟。而在皮秒脉冲作用下,应该考虑载流子效应,采用包括晶格温度和载流子温度的双温模型来模拟硅半导体材料的加热过程。     

皮秒和纳秒YAG脉冲激光离体血管成形术的实验研究

采用皮秒和纳秒YAG激光脉冲分别对试管内血栓、猪主动脉血栓及猪动脉血管壁进行了详细的激光气化实验研究。给出样品气化深度与激光脉宽、波长、单次脉冲能量和辐射总能量的关系曲线,并对样品作了组织学检查。     

超短脉冲激光驱动束靶中子源产生及应用研究进展（特邀）

短脉冲强激光驱动中子源具有微焦点、短脉宽、高注量率的特点,在创新研究和应用方面显示出独特潜力,得到了广泛关注。简要回顾了激光中子源的发展历史和现状,特别是超短脉冲激光驱动束靶中子源的最新研究进展。首先,介绍了激光中子源束流品质提升方面的研究工作。其中,产额提升是激光中子源研究以及实现相关应用的首要问题。当前的研究主要通过反应通道选择、离子加速优化等技术途径来实现激光中子源产额的提升。除了产额提升之外,人们还格外关注激光中子源的方向性提升,提出了削裂反应、逆反应动力学等新方案。其次,介绍了激光中子源参数的诊断方法与现状。通过对激光中子源能谱、角分布、脉宽和源尺寸等参数的精密表征,人们对激光中子源的特性有了更全面的了解,这有力支撑了其应用。最后,回顾了激光中子源目前已开展的应用演示实验。激光中子源适用于部分与传统中子源类似的应用场景,同时基于激光中子源超短脉冲、超高通量等新特性有望拓展出新的独特应用。     

纳秒激光烧蚀光学玻璃的等离子体发射光谱特性

对波长355 nm,脉宽5 ns的激光脉冲烧蚀空气中光学玻璃产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究。结果表明,在等离子体羽膨胀初期(小于200 ns时间范围内),等离子体发射光谱主要由连续光谱构成。此后,连续光谱强度逐渐减弱,线状光谱开始占主导地位。实验表明,由于存在等离子体屏蔽效应,脉冲能量大于35 mJ后,光谱线强度开始减弱。由时间分辨发射光谱发现,在等离子体羽膨胀过程中等离子体辐射波长(以Si I390.6 nm为例)存在红移现象,波长红移量随时间演化呈二次指数衰减。     

激光辐射与稠密气体靶的相互作用

引言文献[1]提出的使用“喷气”（“puff”gas，即通过细喷嘴喷至真空室的不大气团）作为靶的思想，在一系列应用和基础研究中颇有成效。它在磁约束实验中曾用于获得高温等离子体[1]，并曾用于多光子电离实验[2.3]和谐波振荡[4.5]。文献[6]曾建议使用激光“喷气”作为X射线源。虽然这种建议仅过去三年，但已成功地用于研制短波长激光器[7.8]、隋性气体多童电离光谱学[9~11]和研制X射线光刻辐射源[12]。虽然有如此众多的进展，但是对对象的参数，即“喷气”的激光等离子体，至今日却知之甚微，而且现有的信息只是对于气压不高的“喷气，，［…     

用皮秒激光脉冲辐照平面靶时能量平衡的研究

1　引言　　由强度 I =1 0 1 6～ 1 0 1 9W/cm2的皮秒激光脉冲生成的激光等离子体 ,是唯一的 X射线辐射源和荷电粒子源 ,粒子的参数与这一脉冲在靶中的吸收过程没有直接的关系。在研究超短脉冲与固体靶相互作用的理论基础时 ,这种脉冲的吸收过程特别令人注意。而解释实验测得的吸收 (反射 )系数时 ,应用了在纳秒和亚纳秒脉冲实验中已经相当熟悉的共振机理 ,这一机理归结为等离子体波中抽运波长入射偏振面的线性变化 ( p偏振 ) ,或者还可以利用新的吸收机理来解释 ,例如真空加热 (布里渊 )、反常趋肤效应及 j- B加热。在理论模型中应用这些…     

纳秒脉冲激光诱导的水中双空泡振荡研究

对水中不同间隔下的双空泡振荡行为的研究可为光致空化在生物医学领域的应用如微流体中的快速融合、细胞膜微手术等提供指导。通过将单脉冲激光分束,将激光从不同方向聚焦到水中,诱导大小、位置可控的两点击穿,形成具有相似尺寸的两个空化气泡,并引入高速摄像机,以及散射光检测和声学检测方法对双空泡振荡行为进行多方位测量。研究表明,对于能发生融合的双空泡,相对间隔的改变并不影响融合空泡的第一振荡周期,但能显著影响融合空泡振荡的非对称性、坍塌冲击波的形成及重建空泡的振荡。     

3×10~(16)W/cm~2高反差亚皮秒激光脉冲照射凝聚态靶的辐射吸收机理

1　引言最近几年人们大力研究超强光场与固体的相互作用过程 ,研究是由物质在极限条件(固体密度的等离子体和 1～ 1 0 ke V温度 )下的可能性引起 ,它的应用关系到制造亚皮秒X射线辐射源。决定强亚皮秒激光脉冲与凝聚态靶相互作用的关键参数是脉冲的反差度峰值强度与预脉冲强度之比。例如 ,峰值强度为 1 0 1 7W/cm2脉冲的纳秒预脉冲强度不应超过靶物质烧蚀阈值～ 1 0 8W/cm2 ,即反差度应大于1 0 9。在相反情况下 ,主脉冲将与屏蔽靶面靶物质的低密度蒸气相互作用。现有亚皮秒激光系统 (λ～ 1μm)的反差度不超过 1 0 8,实际上唯一已知提高该…     

强激光驱动锥口多层靶的超热电子输运特性

为了提升超热电子的准直输运效率,提出了锥口多层靶模型,并通过二维PIC(particle-in-cell)模拟手段研究了强激光与锥口多层靶相互作用过程中超热电子的产生和输运特性。研究结果表明,相比于无锥结构的多层靶,锥口多层靶中输运的超热电子数目更多、能量更高且空间分布也更加集中,发散角被控制在-38°～38°之间的超热电子能量约增加了0.6倍,锥口多层靶能够提升超热电子的准直输运效率。锥口多层靶中超热电子准直输运效率提升的原因主要有三个方面:激光从锥壁上拉出了大量超热电子、锥壁对激光的聚焦作用增强了激光有质动力以及锥顶后方产生了较强的自生磁场分布。本文建立的模型对于提升"快点火"中超热电子的束品质具有重要意义。     

双层介质周期漏波天线的辐射特性分析

利用互易性和谱域矩量法研究了具有双层介质衬底的平面二维周期性漏波天线的远区辐射场特性。首先根据互易原理,给出了周期漏波天线辐射远场的计算公式;然后采用整域基函数谱域矩量法计算贴片阵列的散射场,利用反射系数考虑了接地介质板的贡献;最后通过实际算例验证该方法的正确性,并分析介质衬底的介电常数、厚度及频率等参数对远区辐射场特性的影响,给出数值结果。     

激光脉冲驱动下双腔耦合系统的动力学特性

在外加激光控制下,研究了含有两能级量子比特的双腔耦合系统的动力学行为.基于系统的相互作用哈密顿量,得出了系统量子态激发概率的解析解.通过数值模拟讨论了3种特定情况下系统的动力学特性:外加脉冲与腔场发生近共振、比特与腔模大失谐条件下,腔模的最大激发概率小于0.07,腔模处于非激发状态,比特的激发概率出现瞬时衰减;比特与腔模强耦合条件下,腔模的激发概率近似0.5,腔模处于半激发状态,比特的激发概率出现高频振荡;腔场之间大跳跃条件下,腔模的最大激发概率小于0.07,腔模处于非激发状态,比特的激发概率出现高频振荡.     

远红外激光辐射特性的测量

光泵远红外激光器是远红外谱区的重要辐射源。在GaAs肖特基势垒二极管(SBD)外差混频远红外接收实验中,光泵远红外激光器作为信号源或本振源而得到应用。远红外激光与各种接收系统(例如SBD混频接收系统、准光学接收系统)的输入耦合,都与远红外激光辐射的场分布(模式)、输出功率以及偏振等辐射特性有密切关系。因此,远红外激光辐射特性的测量显得十分重要。