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。     

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。     

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.     

双短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光

 研究了两个皮秒短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光,考察了脉宽分别为1,2,3 ps驱动的情况,分别给出了输出X光激光的角分布特性。模拟表明,(330 ps, 1 ps, 1 ps)驱动条件下,第二短脉冲延迟约500 ps,可以充分利用临界面附近的高增益。通过与相同长脉冲条件下单短脉冲驱动的结果相比较,分析了第一个短脉冲的作用及双脉冲驱动的优点。     

瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6nm X射线激光的理论研究

近来，许多实验室仅采用一个脉宽为几个ps的短脉冲就得到了强放大的软X射线激光.这表明瞬态是来得及电离的.为此，在类氖锗的瞬态电子碰撞激发19.6nm 波长X射线激光研究中，提出了采用低预脉冲产生低电离度的预等离子体，后续一个ps级短脉冲既电离又加热等离子体的驱动方式.并用系列程序进行了模拟.模拟结果表明，这种驱动方式也可以得到高增益. 关键词： X射线激光 等离子体 增益系数 瞬态电子碰撞激发     

实验室X光激光研究现状和展望

综述近几年各国在实验室X光激光研究领域的进展与成果,并讨论了电子碰撞激发、三体复合泵浦等多种机制的实验室X光激光。     

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。     

电子与类锂离子组态能级之间的碰撞激发强度

采用我们的扭曲波方法和程序ＭＣＤＷ（九），计算了类锂Ｃ，Ｎｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ离子（ｎ≤７）组态能级之间激发的碰撞强度，并与Ｓａｍｐｓｏｎ等人的完全相对论理论值进行了比较，同时分析了碰撞强度随Ｚ￣＊（有效核电荷）和主量子数ｎ的变化规律。     

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。     

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。     

X光激光研究中的等离子体状态诊断

在预作X光激光增益介质的中Z靶(象锗靶)中均匀掺人少量的低Z元素(象铝),利用后者的类氦谱线强度比确定了等离子体状态;同时还在PLTE近似下由锗线的强度比确定了等离子体状态,二者基本吻合。     

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。     

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。     

用偏振光分步激发技术测定原子高激发态光谱

本文报道我们使用偏振光技术和分步激发方法对Sr原子高激发态进行的一些测量。实验表明,偏振光技术在识别原子高激发态光谱中有重要意义。     

“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。     

选择性激发技术在偶合常数精确测量中的应用

采用基于简单Gaussian软脉冲的选择性激发技术来获得自旋系统的一维反相磁化分裂峰,并结合J-Doubling方法来精确测量该分裂峰的J偶合常数,对于重叠分裂峰或者线宽大、偶合分裂小的谱峰的J偶合常数的精确测量,该方法尤其适合.