激光离子加速研究与应用展望

激光离子加速是近年来激光等离子体领域兴起的研究热点之一。激光产生的高能离子束具有高亮度、小尺寸、脉宽窄和方向性好等特点,具有很多潜在的应用。概述了几种常见的激光离子加速物理机制,对一系列激光离子加速实验进展进行了归纳总结,最后介绍了几种激光驱动离子束的潜在应用。     

激光聚焦与激光打微孔实验设计

利用激光束的高亮度、高方向性、高单色性等特点,让固体激光器所产生的激光依次通过光阑、准直镜组、聚焦透镜来获得光斑半径小、强度高的光束,并用其对金属靶材进行加工,得到了优于机械打孔的微孔.     

极短波长激光及其应用

本文介绍VUV、XUV和X光波段产生激光的可能途径和极短波长高亮度相干光的应用前景。着重于分析实现极短波长激光振荡的困难性和介绍实现集居数反转的若干激发机制。对目前国内外极短波长激光研究进展也稍作评述。     

2 kW半导体激光加工光源

针对激光加工在金属材料焊接、熔覆、表面硬化等工业领域的应用,考虑到半导体激光器体积和重量小、效率高、免维护、成本低以及波长较短等特点,设计了功率达2 kW的半导体激光加工光源。在大通道工业水冷条件下,采用48只出射波长分别为808,880,938,976 nm的传导冷却半导体激光阵列作为发光单元,最终研制出了2 218 W高亮度光纤耦合模块。此高亮度模块可以实现柔性加工,直接应用于金属材料焊接、熔覆、表面合金化等工业领域,对于半导体激光器在工业领域的应用具有重要意义。     

用负反馈控制锁模技术产生ps激光脉冲

在一台磷酸盐Ｎｄ：ｇｌａｓｓ振荡器上，利用负反馈控制锁模技术。获得了稳定的，接近变换极限的ｐｓ激光单脉冲输出，为固体激光高亮度源提供了良好的种子光。     

液体薄膜靶在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用

流动的无支撑液体薄膜在各个领域有着广泛应用。超强激光作用在这样的薄膜上，可产生涵盖太赫兹到伽马射线的高亮度次级辐射及高能的离子，并具有高重频、低成本、可连续工作等显著优势。概述了液体薄膜靶的制备和表征方法，阐明了液体薄膜靶相对于传统靶材的特性和优势，并对其在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用做出了总结和展望。     

激光聚变研究中的一些物理问题

惯性约束聚变（ICF）是不同于磁约束聚变的另一种实现可控热核反应的方式，作为未来的能源有着光明的前景。目前研究最多的最激光引起的聚变。高功率激光可以在物质中产生千万大气压级的高压，能用于研究高压物理，激光产生的X江可用于研究辐射物理和作为高亮度的X光源。近年来，激光更用于在实验室中产生X光激光。激光与等离子体的相互作用是激光聚变研究的基础，数值模拟则是ICF研究中不可缺少的手段。     

建立激光同步辐射源的初步探讨

 进行了基于正对以及离轴几何条件下，电子与激光束间Compton / Thomson散射的激光同步辐射源的初步探讨。运用现有的直线加速器技术以及高功率、高重复频率激光器技术可以为构建超短脉冲的高亮度、准单色、可调谐的X和γ射线源开辟一条新途径。     

新型针孔点背光发光模型与实验研究

纳秒级强激光(～1014 W/cm2)与固体靶相互作用可以获得高亮度的Multi-keV能段X射线.在当前的高能量密度物理研究中利用这样的X射线背光源照相方式可以获得高质量的物理图像,具有重要的应用价值.以模拟计算与神光Ⅱ激光装置实验结果相结合的方式研究了激光等离子体发光模型.在该模型的基础上改进了针孔点背光成像技术,独立发展了针对低Z靶材料K线的准单能背向针孔点背光和针对中Z靶材料L带的高亮度侧向针孔点背光.在神光Ⅱ激光装置上通过新型针孔点背光对惯性约束聚变靶丸样品成像获得了高质量的静态靶丸流线图像,空间分辨优于10μm.实验结果表明新型的针孔点背光具备高亮度,高空间分辨,高图像衬度等优点可以广泛应用于高能量密度物理和惯性约束聚变的研究中.     

用于光阴极的光纤激光研制实验

为获得高亮度低发射度的电子束,研制高重复频率高平均功率的光阴极驱动激光系统非常关键。利用光纤激光技术,设计了100 MHz和1.3GHz的激光系统。激光系统为全光纤结构,采用了掺镱光子晶体光纤作为放大器增益介质。在初步验证实验中,红外激光输出27 W,倍频后绿光达到6 W。     

激光驱动光阴极高亮度电子束源以及新型光阴极的研究

介绍了北京大学激光驱动光阴极高亮度电子束源,给出了其物理设计.该装置采用激光照射光阴极,通过100kV直流加速结构,产生35—100ps的高亮度电子束.给出了新型离子注入型光阴极和碲化铯光阴极的实验研究结果.     

高亮度注入器电子枪研制

研制了自由电子激光高亮度注入器的高重复频率强流短脉冲电子枪，实测测电子枪脉冲流强５．８Ａ，脉冲半宽度２．２ｎｓ，脉冲重复频率２．１６ＭＨｚ。由于电子枪使用阴栅组件，阴栅极间距仅０．２ｍｍ，脉冲电压很低就可触发，因此电子枪具有很高的重复频率。     

白光照明用YAG∶Ce荧光薄膜研究进展EI北大核心CSCD

YAG∶Ce荧光薄膜发光效率高、热稳定性好、散热快,在高功率高亮度白光照明,尤其是激光驱动白光照明(Laser-driven white lighting)领域具有广阔的应用前景。本文综述了近年来国内外YAG∶Ce多晶薄膜、单晶薄膜以及复合薄膜的制备技术及其性能特点,并展望了其在高性能白光LED和高功率激光驱动白光照明领域的应用前景。     

基于非球面透镜激光车灯的设计与加工北大核心CSCD

激光车灯对比于LED车灯,具有能耗小、体积小、亮度高等优点,是汽车车灯发展的新方向。基于此提出了一种低功耗、高亮度的激光车灯的光学系统结构。通过搭建光学测试平台研究激光二极管经过荧光片变为白光光源的特征参数,如光源的尺寸、光通量等,从而建立光源模型。由点光源和接收面能量的映射关系,求解激光车灯透镜的初始面型。根据所建立的光源模型对透镜初始面型进行优化设计,得到最终结果。所设计的非球面透镜利用超精密加工实现,并对激光车灯进行了组装和测试,12.16W电功率驱动下,25m处的照度约为106lux。     

第四代光源

 第四代光源（X射线激光）是继第三代同步辐射光源以后,人们正在探索之中的新一代光源,它在亮度、相干性和时间结构上都大大优于第三代同步辐射光源。从目前发展的趋势来看,新一代的短脉冲、高亮度、可调的相干X射线光源将是基于自放大自发辐射原理的高增益自由电子激光（SASE FEL）。综述了第四代光源的由来、它和SASE的关系, 它的优异特性、发展现状以及应用前景。     

X光激光行波放大实验对接技术

根据实验要求增加了辅助靶架绕Ｙ、Ｚ轴的旋转功能及小靶室靶组绕Ｘ轴电动旋转功能，使得靶组相对位置现场精密可调；同时改进了原来的焦线对接检测方法，使相距１ｍ的两条长约３０ｍｍ的焦线在ＹＺ平面内夹角小于０．２ｍｒａｄ，以保证Ｘ光激光在两段增益区顺利传输放大，为寻找高亮度小发散角Ｘ光激光输出匹配条件打下基础。     

利用FEL康普顿背散射实现对NSRL辐射波段的扩展

 针对NSRL同步辐射光源不能开展硬X射线领域实验研究的缺点,提出了利用FEL康普顿背散射产生高亮度极化的硬X射线,并利用FEL波长可调的特点来连续调节硬X射线的波长。同时还针对NSRL光源的参数,提出了一个初步可行的远红外FEL参数和背散射工作方式,并给出了理论结果。     

一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景

 激光与相对论电子束的康普顿散射可产生高亮度、超短脉冲、辐射波长可调、峰值亮度高的准单色、极化X射线。这是一种新型的激光同步辐射光源，以其造价低、小型紧凑等特点受到人们的重视，成为当前研究的热点。介绍了激光同步辐射光源的性质和特点，对利用北京大学超导加速器装置的电子束产生激光同步辐射进行了初步计算和设计，该波段X射线显示出了诱人的应用前景。     

不同波形脉冲激光的时域误差对相干合成的影响

相干合成技术是实现高功率、高亮度光纤激光系统的重要技术途径.然而, 脉冲激光阵列中常常存在时域误差,这将影响脉冲激光的相干合成效果. 建立了脉冲激光存在时域误差时的相干合成理论模型,并在不同波形(方波、三角波、正弦波) 的脉冲激光存在时域误差时,对相干合成光束在远场的脉冲波形、峰值功率、 光强分布和桶中功率(PIB)等特性进行了数值计算和对比分析.计算结果表明: 方波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形受时域误差影响严重,光强分布和PIB随着时域误差 的增大发生线性变化;三角波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形和峰值功率受时域误差 影响严重,光强分布和PIB在时域误差较大时随着时域误差的增大发生较为剧烈的变化; 正弦波脉冲激光相干合成光束具有较好的输出特性,在两路正弦波脉冲激光相干合成中, 将两脉冲之间的时延控制在脉冲持续时间的10%以内,就能取得良好的合成效果.     

采用双液晶空间光调制器的激光立体显示方法研究

利用激光的高亮度、高方向性和液晶空间光调制器的光强可调制特性和旋光特性,提出了一种新的激光立体显示方法。阐述了该方法的基本原理,设计了相应的实验系统,获得了较为满意的立体显示效果。由于该立体显示方法采用全电子时序控制,无需复杂的机械扫描控制,系统结构简单,程序可控性好,在长景深、大屏幕立体显示领域具有较好的应用前景。