用ICCD作光开关测量储存环中光学速调管谐波超辐射

 用高通断比ICCD作为快速光开关,在中国科学技术大学的800MeV电子储存环上建造了一套光学速调管谐波超辐射测量系统,从每隔106个自发辐射脉冲1个谐波超辐射脉冲所形成的脉冲链里选出超辐射脉冲,测量谐波辐射的相干增强因子和谱宽。     

光学速调管中的谐波超辐射

 利用同步辐射环上的超相对论电子束和强激光外源,在光学速调管内产生UV波段的相干光源是很有希望的技术途径。研究了光学速调管内电子束的能量调制和密度调制,给出了光学速调管内谐波超辐射的计算公式,从公式可以直接算出各阶谐波超辐射的功率密度。     

自由电子激光各类纵模的统一描述

给出一种研究自由电子激光各类纵模发展过程的新解析方法。建立了统一描述各类模的基本方程。并用这一方法研究了各次谐波的诱导辐射、超辐射和边带超辐射。     

对超短脉冲强激光在大气通道中产生的三次谐波偏振特性及白光光谱调制特性的研究

研究了超短脉冲强激光在大气中传输产生电离通道后辐射的三次谐波强度随激光偏振的变化.此外，还研究了产生的白光辐射在短波长上的有规律的谱调制，分析了白光谱调制的产生机理. 关键词： 超短脉冲激光 大气通道 超连续辐射 三次谐波     

不同加热机制产生的超热电子的相干渡越辐射谐波研究

利用不同加热机制产生的超热电子所导致的相干渡越辐射(CTR)在谐波分量强度比上的不同，给出了区分飞秒激光等离子体相互作用产生超热电子过程中的主要与次要加热机制的一种可能方法.得到了加热周期不同的加热机制所产生超热电子的比例与CTR谐波分量的二倍频和一倍频的强度比之间的具体关系式.如果在实验上测到此谐波分量强度比，就可以推出不同加热机制在加热过程中所起作用的大致比例关系.另外，CTR谐波分量的强度比还与超热电子的温度、实验上所使用靶的厚度有一定依赖关系，对此作了较为详细的讨论. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 加热机制     

等离子体光栅靶的表面粗糙度对高次谐波产生的影响

极紫外光和软X射线由于其波长和脉冲持续时间极短,可用于超快物理过程和物质微观结构的探测.最近几年,研究人员发现激光和等离子体相互作用可以产生持续时间极短(阿秒)且相干性较好的高次谐波辐射,其波长可接近甚至达到水窗波段.然而,实验研究指出,理论上应出现的一些谐波在实验中并没有出现.本文针对超短超强激光与非理想条件下的等离子体光栅靶相互作用产生高次谐波的物理过程进行了理论分析和粒子模拟.研究结果表明,等离子体光栅的周期性结构对于高次谐波的频谱和辐射角分布存在显著调制效果.光栅靶表面粗糙度直接影响光栅的光学调制效果,改变高次谐波的频谱分布和辐射角分布.理想光栅条件下,满足光栅匹配条件的特定阶数谐波明显获得增强,且辐射张角集中在平行靶面的方向.靶表面粗糙度的出现,导致光栅匹配条件失效,高次谐波能量向各阶分散且辐射张角逐渐偏离靶表面方向.研究结果较好地解释了实验中观测到的谐波频谱分布,为进一步的研究提供了一定参考.     

自生磁场对相对论谐波辐射的影响

分析了自生磁场对相对论谐波辐射的影响，得出结论，自生磁场对强激光在欠稠密等离子 产生的相对论相干波辐射有重要作用，自生磁场激发偶次谐波辐射，并对奇次谐波辐射产生影响，对二次，三次谐波作了详细分析，发现，自生磁场激发二次谐波辐射，而对三次谐波辐射有削弱作用，并且它还使谐波的失相时间延长。     

超热电子产生的靶后相干渡越辐射光谱实验研究

利用OMA光学多道分析仪测量了激光与薄膜靶相互作用中产生的辐射光谱，在靶后观察到红移的二次谐波发射. 这种二次谐波是v×B加热产生的、具有微脉冲结构的超热电子束在等离子体-真空边界产生的相干渡越辐射(CTR). 随着激光能量的增大，红移峰向长波方向移动，光谱同时发生展宽. 分析认为，等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波红移的主要原因. 随着预脉冲能量的增大，临界面膨胀速度增大，导致了发射峰更大的红移. 实验还测量了靶面法线方向的辐射光谱，观察到基频辐射的红移和展宽. CTR为诊断临界面的运动方向和速度提供了一种新的方法. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 超短超强激光 等离子体相互作用     

欠稠密等离子体中诱发的偶次相对论谐波

在自生磁场或背景磁场的作用下,等离子体被磁化.磁化后的欠稠密等离子在超强激光的辐射下诱发相对论相干谐波辐射.由于磁场的影响,诱发的相对论相干谐波辐射中产生偶次谐波辐射.从理论上研究了这一现象,导出了谐波辐射的一般性方程,并特别研究了二次谐波辐射的有关参数 关键词： 二次谐波辐射 自生磁场 强激光 欠稠密等离子体     

激光平面靶3ω_0/2谐波空间精细结构的时间和光谱特性

我们从实验上观察到3ω_0/2谐波沿90°辐射精细结构,并从运动细丝底部附近n_c/4处辐射3ω_0/2谐波来解释3ω_0/2谐波细丝结构的存在;从运动的细丝底部对 TPD带来的Doppler修正解释3ω_0/2谐波的双峰结构以及红强蓝弱的特点,数量上对红移、蓝移的估算与实验大体相符。用宽带激光打靶,由于靶面照明均匀及宽频带作用,细丝不易形成,对抑制TPD产生的超热电子可能是有益的。     

电荷共振增强电离和离解电离在H~+_2谐波辐射中的贡献

理论研究了电荷共振增强电离和离解电离在H~+_2谐波辐射中的贡献.结果表明:在少周期激光场下,谐波辐射只由电荷共振增强电离贡献产生,谐波光谱呈规则的奇次谐波.在多周期激光场下,谐波辐射由电荷共振增强电离和离解电离共同贡献产生,但是电荷共振增强电离在谐波辐射中起主要作用.并且低阶谐波呈现偶次谐波.最后,通过分析含时核运动,电离几率以及谐波辐射时频分析图解释了少周期和多周期激光场驱动H~+_2辐射谐波的过程.     

反比相关的双曲余弦平方势与相对论电子面沟道辐射的经典描述

在经典力学框架内,描述了带电粒子自发辐射谱分布与最大辐射频率;引入反比相关的双曲余弦平方势,讨论了超相对论电子的面沟道辐射,导出了电子能量E=5.0GeV时,一次谐波的最大辐射能量ε=57MeV,与其他工作比较基本一致.沟道辐射与自由电子激光十分类似,它的方向性极好,大都集中在粒子运动方向、角宽Δθ≈γ^-1/2范围内;且能量高、连续可调,偏振度也很好.指出了利用超晶格沟道辐射与超晶格的多层薄膜结构相互作用,可望把自发的沟道辐射改造为相干辐射,从而得到X激光或γ激光.     

相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.     

上海深紫外自由电子激光的非线性谐波辐射研究

 自由电子激光中的非线性谐波辐射能达到较高的谐波功率,可以用来得到短波长辐射或者降低第4代先进光源对电子束团品质的严厉要求。基于3维自由电子激光软件,深入详细地研究了上海深紫外自由电子激光装置的非线性谐波辐射,并且提出了谐波辐射实验和测量建议。研究表明上海深紫外自由电子激光装置3次非线性谐波辐射的功率可以达到基波功率的2%水平。     

势函数对强激光辐照下原子高次谐波辐射的影响

理论上研究了中红外强激光分别与长程库仑原子和短程势模型原子相互作用产生的高次谐波辐射.发现在相同激光参数条件下,与长程库仑原子的谐波辐射相比,短程原子具有更低的辐射效率,但在高频区域(接近cutoff位置),二者效率相似.通过对谐波辐射的时间频率分析发现,在短程模型原子谐波辐射中,长轨道发挥更重要的作用.利用其产生的高次谐波辐射,可以产生孤立阿秒脉冲.     

波荡器谐波场增强效应对电子自发辐射谱的影响

 有效利用电子束在波荡器中运动时产生的谐波辐射,是获得更短波长辐射最直接的方法之一。提高波荡器磁场的谐波分量可以提高电子束的谐波辐射光场强度。分析了一种改进Halbach型波荡器结构,计算了其磁场的构成,分析表明这种结构可以使磁场的三次谐波分量提高至基波分量的25%左右。以合肥光源的电子束参数为例,计算了波荡器磁场谐波分量增强后对电子束自发辐射谱的影响。计算结果表明,波荡器磁场谐波分量增强至25%时,可以使电子束自发辐射的三次谐波辐射增强至基波辐射光子通量的67%左右。     

激光平面靶3ω0/2谐波空间精细结构的时间和光谱特性

我们从实验上观察到3ω₀/2谐波沿90°辐射精细结构,并从运动细丝底部附近n_c/4处辐射3ω₀/2谐波来解释3ω₀/2谐波细丝结构的存在;从运动的细丝底部对TPD带来的Doppler修正解释3ω₀/2谐波的双峰结构以及红强蓝弱的特点,数量上对红移、蓝移的估算与实验大体相符。用宽带激光打靶,由于靶面照明均匀及宽频带作用,细丝不易形成,对抑制TPD产生的超热电子可能是有益的。 关键词：     

合肥储存环相干谐波自由电子激光研究方法的改进

 根据简单的计算模型,导出辐射能量谱形状因子和相干谐波辐射表达式,用此表达式讨论了不对称光学速调管的相干谐波辐射;对于合肥储存环相干谐波自由电子激光,提出了一个不对称光学速调管相干谐波辐射的研究方案,并且作了详细的计算,结果表明在较高的电子束能量下,调整光学速调管和外激光参数,使辐射段波荡器的辐射基波与外激光的二次谐波共振,进行相干谐波产生实验,能获得10⁹量级相干加强因子。     

合肥储存环谐波超辐射自由电子激光的数值计算

 采用数值模拟的方法，结合合肥同步辐射自由电子激光的实际参数，并考虑了三维空间效应及束流能散度、发射度等影响，计算了电子束的能量调制、密度调制及谐波超辐射等物理过程。     

空气中激光等离子体通道的三次谐波辐射研究

对超强飞秒激光脉冲在空气中形成的长等离子体通道的三次谐波辐射进行了研究．实验研究发现三次谐波的转换效率在通道范围内基本保持不变.还对等离子体通道锥角辐射中的三次 谐波的辐射角进行了研究，结果表明其辐射角接近6mrad，与理论计算结果符合得很好． 关键词： 三次谐波 等离子体通道