8路神光Ⅱ装置在基频和三倍频条件下工作研究进展

简要描述在神光Ⅱ装置上进行的部分物理实验,为神光Ⅱ激光装置提供光学性能指标。神光Ⅱ激光装置已经能在三倍频、外转换效率高于60%的条件下常规输出三倍频能量。穿孔实验表明,蓝光(3w0)的光束质量,特别是远场旁瓣分布质量,甚至于要好于红光(1w0光)。用100ps脉冲宽度的红光输出打爆推内爆的氘氚球靶,获得单发最高中子产额4×109个。基频线聚焦打靶,获得类Ni银X光激光饱和输出,并成功应用于激光等离子体密度测量,观测到莫尔条纹移动。     

NO2分子的光学-光学双色双共振多光子离化谱

以Nd:YAG激光器的二倍频输出光为抽运光，其三倍频输出抽运的光学参量发生/放大器输出光为探测光，利用光学-光学双色双共振多光子离化光谱技术(OODR-MPI),获得了NO₂分子在605—675nm探测光波长范围内的多光子离化激发谱. 通过对NO₂分子离化机理的分析，确定了在此波长区间，NO₂分子经1+3+1双共振多光子过程离化，离化通道为NO₂(X²A₁)hν     

KGW 晶体外腔式高功率579 nm喇曼黄光激光器

报道了579 nm高功率KGd(WO₄)₂喇曼晶体外腔式喇曼黄光激光器的输出特性.基于808 nm脉冲激光二极管侧面泵浦Nd:YAG陶瓷、腔内BBO电光晶体同步延迟调Q和Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔外倍频方案,并通过外腔式KGW晶体Ng轴二阶斯托克斯喇曼频移,获得了579.54 nm黄光激光输出.当脉冲信号重复频率为1 kHz、532 nm泵浦光最高平均功率为5.02 W、脉冲宽度为10.1 ns时,获得了最高平均功率2.58 W、脉冲宽度7.4 ns、峰值功率348.6 kW的579.54 nm二阶斯托克斯喇曼黄光激光输出;532 nm至579.54 nm的光-光转化效率为51.4%、斜率效率为54.8%,光束质量因子M_x-579.54²=5.829、M_y-579.54²=6.336,输出功率不稳定性小于±2.35%.实验表明:外腔式喇曼结构能够高效地获得喇曼黄光,具有很高的光-光转化效率及良好的功率稳定性,并通过脉冲LD结合同步延迟电光调Q可获得高重复频率、高平均功率、窄脉冲宽度和高峰值功率的黄光激光输出.     

低强度激光泵浦类Ni离子X光激光实验

 在试运行的神光Ⅱ装置上,采用新设计的凸柱面透镜列阵均匀线聚焦系统, 用两束激光焦线叠加和双靶对接等技术,以预主脉冲激光驱动方式,在(5～8)×10¹³W/cm²的较低强度激光泵浦条件下,观测到Ni-like　Dy、Er、Yb的软X光激光输出,测得波长5.02nm类Ni-Yb和波长5.86nm类Ni-Dy的软X光激光的增益系数分别为1.6cm^-1和1.4cm^-1     

利用“神光-Ⅱ”激光装置多路光束叠加直接驱动下的冲击波平面性及稳定性

 利用“神光-Ⅱ”的3路基频光输出及小透镜列阵束匀滑技术，通过优化设计和合理地选择光路组合，实现了多路叠加斜入射的驱动激光, 在靶材料中产生一个650~750μm范围内平面性良好的冲击波，有效地提高了“神光-Ⅱ”输出光束的利用率。同时，利用斜面靶进行的冲击稳定性实验表明，在靶面功率密度分别为3.26×10¹⁴及2.56×10¹⁴W/cm²时，冲击波至少在28.38~55.82和22.13~35.07μm的Al样品厚度内是稳定传播的。     

产生蓝色相干辐射和实现Nd:YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb:KTiPO4

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Nb浓度(0～13)mol%的Nb:KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Nd:YAG1.0642μm及Nd:YA1O₃1.0795μm激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果.从中可看出,由于Nb⁵⁺的引入使KTP晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至937nm且有效产生468.5nm的倍频蓝光.同时Nb⁵⁺的引入使Nd:YAG1.0642μm激光和Nd:YA1O₃倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Nb:KTP晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ=88.32°、Φ=0°,非常接近于90°非临界相位匹配方向.     

LD泵浦Nd:YVO4晶体KTP腔内倍频红光激光器

报道了激光二极管泵浦Nd:YVO₄晶体,临界相位匹配KTP晶体腔内倍频红光激光器.通过对激光晶体热效应的考虑,设计了热不灵敏腔,最大获得了273mW 671nm红光输出.     

神光-Ⅱ装置三倍频实验中靶场单元技术的改进

 主要介绍为了满足神光-Ⅱ高功率激光装置三倍频光（351nm，3ω）的物理实验要求，靶场三倍频模拟光源和瞄准监视系统两个主要单元技术的改进，即三倍频模拟光源由基频光（1 053nm，3ω）通过腔外的KTP+BBO晶体倍频获得，再经八路分光系统和主激光耦合；瞄准监视系统由透射式光学系统改进为反射式光学系统，避免原系统存在较大的色差，提高瞄准精度。     

以氮气为载气的千瓦级COIL的初步实验研究

 首次在氯气流量为110mmol/s、采用方列管型射流式O₂(¹Δ)发生器(SPJSOG)以及列阵式超音速氧碘混合喷管的COIL装置上，以氮气替代氦气作为载气进行出光实验研究。初步实验获得1.8kw的激光输出功率以及18%的化学效率。     

BeCl分子电子激发态的多参考组态相互作用计算

运用含Davidson修正的多参考组态相互作用方法,在aug-cc-pVTZ基组水平上,对BeCl分子基态和相同多重度的几个低电子激发态进行了势能扫描计算.通过群论原理确定各电子态对称性及离解极限.将其中基态(X²Σ⁺)和第一激发态(A²Π})对应的势能曲线拟合到Murrell-Sorbie解析势能函数形式,得到基态(X²Σ⁺)的离解能及主要光谱常数(括号中为文献[6]提供的实验值)为D_e=3.74eV,R_e=0.18173nm(0.17970),w_e=857.4cm¹(847.2),w_ex_e=5.03cm^-1(5.14),B_e=0.7103cm^-1(0.7285),α_e=0.0059cm^-1(0.0069),第一激发态(A²Π)的D_e=3.02eV,R_e=0.18369nm(0.18211),w_e=832.7cm^-1(822.1),w_ex_e=5.93cm^-1(5.24),B_e=0.6953cm^-1(0.7094),α_e=0.0065cm^-1(0.0068),计算结果与实验值符合得较好.另外,通过Level程序求解双原子径向核运动的Schrödinger方程得到J=0时BeCl分子这两个电子态的全部振动能级.     

LD泵浦Nd:YAG/LBO结构660 nm红光激光器

采用国产LD泵浦Nd:YAG晶体,通过谐振腔镜的膜系选择获得了Nd³⁺离子中波长为1319 nm的受激辐射振荡,首次用I类临界位相匹配LBO进行腔内倍频,实现了660 nm红色激光的高效倍频输出.当泵浦注入功率为800 mW时,660 nm激光基横模(TEM₀₀)输出功率为46 mW,光光转换效率高达5.75%.     

掺镁铌酸锂晶体抗光损伤机理的研究

通过测试Mg(5mol%):LiNbO₃、Mg(4m0l%):LiNbO₃和LiNbO₃等晶体的光损伤阈值、红外透射光谱、倍频性能等,研究了Mg²⁺在Mg:LiNbO₃晶体中所处的状态以及高掺镁抗光损伤能力增强的机理。     

大口径高通量三倍频研究

为考核神光Ⅱ升级项目三倍频输出能力,以及研究高功率激光驱动器高通量三次谐波转换过程中相关技术问题,在神光Ⅱ第九路上开展了一轮'Ⅰ+Ⅱ’三倍频实验,实验中三倍频最大输出达到2740 J,最大输出能通量达到3.6 J/cm²以上,最大转换效率为~63%;根据实验结果结合理论分析,初步研究了影响效率转换主要参量;在实验中观察到时间相位调制所引起的振幅调制,以及横向受激拉曼散射所引起的破坏. 实验结果有效验证了神光Ⅱ升级的倍频器的相关设计程序和参数,以及神光Ⅱ升级项目的三倍频输出能力. 关键词： 非线性光学 三次谐波转换 高通量 时间相位调制     

神光-Ⅱ装置三倍频实验中靶场单元技术的改进

主要介绍为了满足神光-Ⅱ高功率激光装置三倍频光（351nm,3ω）的物理实验要求,靶场三倍频模拟光源和瞄准监视系统两个主要单元技术的改进,即三倍频模拟光源由基频光（1 053nm,3ω）通过腔外的KTP+BBO晶体倍频获得,再经八路分光系统和主激光耦合;瞄准监视系统由透射式光学系统改进为反射式光学系统,避免原系统存在较大的色差,提高瞄准精度。     

晶体热效应对LD端面泵浦固体激光器优化设计的影响

考虑了激光介质因受热不均匀而引起的热效应对激光器衍射损耗和谐振腔基模尺寸的影响,利用M²因子来描述泵浦光在激光介质中的传播规律,根据泵浦光在激光介质中的有效泵浦体积最小以提高泵浦效率这一判据,给出了含有泵浦光束质量因子M_p²和激光介质参量在内的端面泵浦固体激光器的优化设计曲线,利用这些曲线可方便地指导完成激光器的最佳化参量选择.利用上述理论,对LD端面泵浦光纤耦合输出的Nd:YVO₄激光器进行了研究,实验结果和理论分析相符合.     

LD泵浦Nd:YVO4/KTP/BBO紫外激光器

本文报道在国内首次实现的LD泵浦的四倍频连续紫外激光器的实验结果.首先研究了LD泵浦的Nd:YVO₄激光器,在普通平-平腔结构下,得到斜效率55.68%,激光输出波长1064nm;利用KTP作为倍频晶体,实现腔内倍频,在泵浦功率11.85W时得到绿光(532nm)输出1.35W,光-光转换效率11%;用BBO晶体进行外腔谐振倍频,得到紫外光(266nm)输出.     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅱ)——利用(IO3)-1离子基团的分子轨道计算α-LiIO3晶体的倍频系数

本文对碘酸盐晶体的倍频效应提出了一个(IO₃)^-1离子基团模型,并用(IO₃)^-1离子基团的分子轨道计算了α-LiIO₃的倍频系数,计算值和实验值符合得很好。由此得出以下结论:碘酸盐晶体的倍频效应主要由(IO₃)^-1离子基团和它的共价键轨道所决定。而在(IO₃)^-1离子基团中,对倍频效应作出主要贡献的是碘的孤对电子轨道和氧的|2σ>,|2P_y>轨道。     

Eu2+, Cr3+共掺杂的MAl12O19 (M=Ca, Sr, Ba) 的发光性质及能量传递

三基色荧光粉中, 红色荧光粉性能较差, 为获得性能优良的红色荧光粉, 本文采用高温固相法合成了Eu²⁺, Cr³⁺单掺杂及共掺杂的碱土金属多铝酸盐MAl₁₂O₁₉ (M =Ca, Sr, Ba) 发光体. 实验表明, 在以上三种基质中均存在Eu²⁺→Cr³⁺的能量传递, 利用能量传递可以有效将Eu²⁺的蓝光或绿光转换为红光. 三种碱土金属多铝酸盐基质的晶体结构相似,但Eu²⁺, Cr³⁺发光受晶体场影响,导致在不同的基质中Eu²⁺, Cr³⁺间能量传递效率不同.通过光谱分析及能量传递效率计算发现, 相同掺杂浓度下,CaAl₁₂O₁₉中Eu²⁺→Cr³⁺的能量传递效率最高,SrAl₁₂O₁₉次之, BaAl₁₂O₁₉最低.红光转换率在CaAl₁₂O₁₉中最高.     

固定边矩形板的弯曲问题

The problem of bending of orthotropic rectangular plates with clamped edges on elastic foundation may be reduced to the following differential equation and boundary conditions (?⁴w)/(?x⁴)+2λ(?⁴w)/(?x²?y²)+(?⁴w)/(?y⁴)+kw=q/D. w=0, (?w)/(?x)=0 at x=±a, w=0, (?w)/(?y)=0, at y=±b. In the case of isotropic plates, λ = 1. In this paper a perturbation method is proposed for the solution of this problem fay expanding w in power series of λ: w=w₀+w₁λ+w₂λ²+……. It is proved that this series is convergent when -1 ≤λ≤1.     

光解CF3I研究I(52p1/2)的动力学

 本实验用YAG激光器的四倍频光,光解CF₃I得到I(5²P_1/2)。通过测量I(5²P_1/2)跃迁到基态而发出的1.315 μm荧光得到I(5²P_1/2)的自发辐射寿命为0.0370.005s,测得CF₃I、O₂、He对I(5²P_1/2)的猝灭常数分别为0.605Pa^-1s^-1,2 .25Pas^-1及0.22Pas^-1。