百太瓦飞秒激光驱动复合靶产生质子的特性研究

在SILEX-I激光装置上实验研究了超强超短激光与Au/CH复合靶相互作用中在靶背法线方向发射的质子束的空间分布特征。 保持复合靶前表面的Au厚度不变,质子束流随着后表面的C8H8层厚度的增加而减小, 同时质子空间分布呈现环状、成丝和圆盘状分布。 实验没有发现高于2.75 MeV的高能质子产生。实验进一步完善了超短超强激光等离子体相互作用的物理模型。Proton beam behavior at the normal direction of the rear surface of the target produced from ultra intense short pulse laser irradiated Au/CH double layers targets was explored on SILEX I laser facility. With the same thickness of Au layer,the proton beam flux decreases with the increasing of CH layer thickness,and the corresponding spatial profile of proton beam shows ring, filament,and disc like distribution. The energy of proton beam was not beyond 2.75 MeV in our experiment.     

飞秒激光中高能质子的产生与加速的研究

为了探索飞秒激光与固体靶相互作用中高能质子的产生和加速机制,在超短超强激光装置“SILEX-I”上进行了飞秒激光与平面固体薄膜Cu靶的相互作用中高能质子空间分布、能谱和产额的实验研究。实验采用固体核径迹探测器CR39和Thomson离子谱仪相结合的方式,在固体靶背表面法线方向测量了质子空间分布、能谱和产额。实验结果表明：质子沿着靶背法线方向发射,质子空间分布呈圆环状,存在一定的立体角;质子在一定能量处出现截断;截断能量的大小与靶厚度有关。经分析,高能离子的产生和加速是多种作用机制共同作用的结果,其中静电场中的TNSA加速机制则占主导地位。     

飞秒激光中高能质子的产生与加速的研究

为了探索飞秒激光与固体靶相互作用中高能质子的产生和加速机制,在超短超强激光装置“SILEX-I”上进行了飞秒激光与平面固体薄膜Cu靶的相互作用中高能质子空间分布、能谱和产额的实验研究。实验采用固体核径迹探测器CR39和Thomson离子谱仪相结合的方式,在固体靶背表面法线方向测量了质子空间分布、能谱和产额。实验结果表明：质子沿着靶背法线方向发射,质子空间分布呈圆环状,存在一定的立体角;质子在一定能量处出现截断;截断能量的大小与靶厚度有关。经分析,高能离子的产生和加速是多种作用机制共同作用的结果,其中静电场中的TNSA加速机制则占主导地位。     

飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射空间分布特性

采用单电子模型研究了不同偏振、不同强度飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射的空间分布特性。研究发现:随着激光强度的增加,对圆偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由全空间分布变为前向双叶型结构,而对线偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由类似于偶极天线辐射特性的四重对称双叶结构变为双重对称三叶型结构,这可以为实验研究电子的辐射提供空间分布的相关依据。     

飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射空间分布特性

 采用单电子模型研究了不同偏振、不同强度飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射的空间分布特性。研究发现:随着激光强度的增加,对圆偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由全空间分布变为前向双叶型结构,而对线偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由类似于偶极天线辐射特性的四重对称双叶结构变为双重对称三叶型结构,这可以为实验研究电子的辐射提供空间分布的相关依据。     

采用双层靶提高激光薄膜相互作用中加速质子的产额

 在激光等离子体相互作用实验中测量到的加速质子,来源于薄膜靶表面的碳氢沾染物。为了提供稳定充足的质子源,设计一种新的复合靶,在2.5 μm塑料溅射200 nm 金薄层形成双层靶,并在中等强度激光功率密度下开展研究,采用磁谱仪和CR-39探测器测量得到其能谱,结果表明：双层靶结构能够有效地增加质子的产额,并可能改善加速质子束的单能性。     

采用双层靶提高激光薄膜相互作用中加速质子的产额

在激光等离子体相互作用实验中测量到的加速质子,来源于薄膜靶表面的碳氢沾染物。为了提供稳定充足的质子源,设计一种新的复合靶,在2.5 μm塑料溅射200 nm 金薄层形成双层靶,并在中等强度激光功率密度下开展研究,采用磁谱仪和CR-39探测器测量得到其能谱,结果表明：双层靶结构能够有效地增加质子的产额,并可能改善加速质子束的单能性。     

飞秒激光与薄膜Cu靶作用时质子能谱实验

采用飞秒激光辐照固体薄膜Cu靶的方式对质子束的产生及质子束能谱开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ飞秒激光装置上,保持脉宽为30 fs不变,测量了不同激光能量和功率密度下辐照7 m Cu靶时的质子能谱。研究结果表明：质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截断;随着质子束能量的增加,质子束流减小;轰击厚为7 m的Cu靶时,激光能量越大则质子束流越强;随着激光功率密度的增加,质子截止能也随之增加。     

飞秒激光-薄膜靶相互作用中超热电子产额和激光转化效率

在激光能量130 mJ（靶面）,脉宽60 fs,波长800 nm,对比度1∶10-6,激光与靶法线成45°夹角,P偏振,靶面激光峰值功率密度约为7.0×1017 W·cm-2,无预脉冲的条件下,采用电子谱仪与经γ标准源标定的LiF热释光探测器（TLD）相配合,测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中产生的超热电子能谱。根据所测的能谱,推算出超热电子的产额和激光能量转化为超热电子能量的效率,在靶法线方向分别为1.19×1010/sr和4.55%/sr,在激光反射方向分别为1.83×109/sr和0.76%/sr。结果显示,不同方向的超热电子产额和激光转化效率有所不同,原因在于激光-等离子体相互作用产生的超热电子构成各向异性的分布。     

Study on the interaction of intense femtosecond laser pulses with nanometre-sized hydrogen clusters

The interaction of intense femtosecond laser pulses with hydrogen clusters has been experimentally studied. The hydrogen clusters were produced from expansion of high-pressure hydrogen gas (backed up to 8\tm10⁶Pa) into vacuum through a conical nozzle cryogenically cooled by liquid nitrogen. The average size of hydrogen clusters was estimated by Rayleigh scattering measurement and the maximum proton energy of up to 4.2keV has been obtained from the Coulomb explosion of hydrogen clusters under 2×10¹⁶ W/cm² laser irradiation. Dependence of the maximum proton energy on cluster size and laser intensity was investigated, indicating the correlation between the laser intensity and the cluster size. The maximum proton energy is found to be directly proportional to the laser intensity, which is consistent with the theoretical prediction.     

辐射变色膜片对质子剂量响应的实验标定

利用串列静电加速器产生的5~9 MeV的质子束对HD-810型辐射变色膜片（RCF）进行了标定。用分光光度计和普通的商用平板扫描仪对辐照后的RCF透过率进行了测量,得到了光学密度变化随RCF灵敏层吸收剂量的变化曲线。标定实验结果表明:在一定的吸收剂量范围内,RCF的光学密度变化与RCF灵敏层中吸收剂量成线性关系,并且与质子能量无关。测量光学密度所用光源的波长对线性范围的大小有较大影响,绿光(532 nm)比红光(670 nm)有更大的剂量探测范围。     

辐射变色膜片对质子剂量响应的实验标定

 利用串列静电加速器产生的5~9 MeV的质子束对HD-810型辐射变色膜片（RCF）进行了标定。用分光光度计和普通的商用平板扫描仪对辐照后的RCF透过率进行了测量,得到了光学密度变化随RCF灵敏层吸收剂量的变化曲线。标定实验结果表明:在一定的吸收剂量范围内,RCF的光学密度变化与RCF灵敏层中吸收剂量成线性关系,并且与质子能量无关。测量光学密度所用光源的波长对线性范围的大小有较大影响,绿光(532 nm)比红光(670 nm)有更大的剂量探测范围。     

液晶空间光调制器在飞秒脉冲色散补偿中的应用

关键词：     

飞秒光丝中等离子体密度时间演化特征

采用能够较为清晰、完整描述强飞秒激光等离子体通道内带电粒子产生过程及其演化的物理模型,进一步研究了飞秒光丝中等离子体密度的时间演化特征。计算结果表明:对于不同时间线型的脉冲,在等离子体通道形成过程中,氧气分子的电离贡献率及氮气分子的贡献率明显不同,不同线型的脉冲对高效维持高密度等离子体的寿命具有较大的影响。有效控制成丝脉冲线型能够达到对等离子体通道的高效利用。长脉冲、短波长虽能够获得较高密度等离子体通道,但其存活寿命却完全受限于通道的后期演化。     

飞秒光丝中等离子体密度时间演化特征

采用能够较为清晰、完整描述强飞秒激光等离子体通道内带电粒子产生过程及其演化的物理模型,进一步研究了飞秒光丝中等离子体密度的时间演化特征。计算结果表明：对于不同时间线型的脉冲,在等离子体通道形成过程中,氧气分子的电离贡献率及氮气分子的贡献率明显不同,不同线型的脉冲对高效维持高密度等离子体的寿命具有较大的影响。有效控制成丝脉冲线型能够达到对等离子体通道的高效利用。长脉冲、短波长虽能够获得较高密度等离子体通道,但其存活寿命却完全受限于通道的后期演化。     

基于光纤微结构加工和敏感材料物理融合的光纤传感技术

将功能敏感材料与光纤在物理层面进行有机融合,充分发挥光纤传感器在结构集成、材料集成等方面的优势,将有望发展新型的光纤传感器件和系统.本文综述了飞秒激光光纤微加工技术分别在标准的单模光纤和光纤光栅上制备微结构,再结合敏感材料制备技术,实现在物理层面上光纤传感器材料和结构的集成和融合,探索实现新型高性能的光纤传感新技术.