一维动理学数值模拟激光与等离子体的相互作用

利用一维(1D3V)、显式、全电磁、相对论粒子模拟代码研究动理学范畴内激光与等离子体相互作用中的受激拉曼散射,给出了粒子代码的控制方程及其数值离散的详细方案,研究表明:动理学效应在受激拉曼散射不稳定性中十分重要;时问平均的反射率在阈值强度处跃升,在更高的激光强度处达到饱和;受激拉曼背向散射周期性地在次皮秒内爆发,离子效应延迟背向拉曼散射的发生;电子俘获导致了背向拉曼散射出现爆发;Langmuir波的非线性频移使得背向散射达到饱和。     

激光靶等离子体受激Raman散射

用我们研制的一维半电磁粒子模拟程序数值模拟了神光12^#激光器(λ_L=1.053μm,τ=850ps,I_L=3×10¹⁴—3×10¹⁵W/cm²打靶的受激Raman散射。得到了散射光波、静电(Langmuir)波线性增长和非线性饱和的细致图象、热电子和超热电子分布函数随时间的发展以及超热电子的温度和份额。通过对散射光谱的分析得到晕区电子温度约为1.4—2.5keV,还得到靶等离 关键词：     

啁啾激光脉冲受激拉曼散射理论和粒子模拟

从入射光波、散射光波和等离子体波的三波耦合方程出发,推导小带宽频率啁啾对拉曼散射的影响.得到频率啁啾对拉曼背向散射有抑制作用,且背向散射不依赖于啁啾符号;正(负)啁啾对拉曼前向散射有微弱的增强(减弱)的作用.最后采用1D3V粒子模拟程序观测了不同啁啾参数下的受激拉曼散射现象,得到与理论分析一致的结果.     

激光等离子体不稳定性及其抑制方案研究

受激拉曼散射、受激布里渊散射等激光等离子体不稳定性（LPI）是激光等离子体物理领域最重要的研究课题之一。特别是在激光驱动的惯性约束聚变中,LPI会造成相当份额的激光能量损失,破坏辐射对称性,产生的超热电子还会预热靶丸,进而影响压缩效率和聚变能量增益。近期,在美国国家点火装置上开展的实验表明对LPI物理过程的充分理解和有效控制对成功实现ICF点火至关重要。我们对近期LPI方面的一系列研究进展进行了简单介绍与讨论。首先,回顾了描述LPI过程的三波耦合理论,由此得出了LPI在线性阶段的增长率。接着讨论了一些复杂情景下的LPI物理过程,譬如LPI的非线性发展阶段、级联LPI、多光束LPI以及LPI间的非线性耦合。最后,着重介绍了一系列抑制LPI的技术方案,包括束匀滑技术、光束时域整形、宽带激光、偏振旋转激光以及外加磁场等。     

小能量激光等离子体的受激Raman散射

研究了激光平面靶耦合时受激Raman散射(SRS)的时间分辨光谱-在小能量激光入射平面靶时，SRS主要受激光等离子体电子密度分布的影响-在激光靶耦合初期，等离子体电子密度呈指数分布，SRS因对流阈值较高而被抑制，耦合后期平面靶被烧穿后，等离子体电子密度呈高斯分布，SRS就在均匀密度处绝对增长起来-多种材料构成的靶以及成丝存在，加剧了等离子体电子密度平台的出现，也增加了SRS光的发射- 关键词：     

激光等离子体相互作用的受激拉曼散射饱和效应

在激光等离子体相互作用过程中,受激拉曼散射（SRS）会通过Langmuir波衰减不稳定性（LDI）和电子俘获两种机理饱和.文章给出均匀一维等离子体和低强度非相对论激光作用中,LDI和电子俘获两种机理下的SRS饱和时间的解析表达式.SRS饱和时间与入射激光强度,电子密度,电子温度,初始电子密度微扰等参数有关.解析理论计算得到了与模拟和实验相符的结果. 关键词： 受激拉曼散射 饱和 Langmuir波衰变不稳定性（LDI） 电子俘获     

激光诱导等离子体冲击波增强水和重水晶格振动受激拉曼散射

利用532 nm的脉冲激光进行了水和重水受激拉曼散射研究,不仅实现了O—H和O—D的伸缩振动受激拉曼散射,同时还实现了晶格振动的受激拉曼散射。水在激发光能量为130 mJ时出现低频受激Stocks和Anti-Stoks 313 cm-1谱线;重水在激发光能量为160 mJ时出现低频受激Stocks和Anti-Stoks 280 cm-1谱线。利用激光诱导等离子体解释了这种拉曼散射增强模式。     

利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩

从拉曼散射方程的出发,研究了利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩的机制,发现孤子脉冲的宽度随拉曼增益的增加减小,并与 运光的脉冲形状及相位结构有关。实验中利用ＸｅＣｌ激光／Ｈ２系统初步实现了５０％的压缩率,并将实验结果与理论进行了比较。     

KrF激光泵浦H2受激拉曼放大

利用KrF激光泵浦高压H_2,在同轴前向的受激拉曼散射(SRS)作用下,产生受激拉曼放大,1阶Stokes光对泵浦光的转换效率为17.2％,并对影响放大过程和转换效率的若干因素作了分析。     

神光Ⅱ激光装置的全口径背向散射测量系统

报道了基于神光Ⅱ激光装置的全口径背向散射测量系统。系统通过激光聚焦透镜收集激光等离子体相互作用产生的散射光;两个热能量卡计分别测量波长348~354 nm范围的受激布里渊散射和波长400~700 nm范围的受激拉曼散射产生的散射光。该系统可以测量散射光的能量、功率和光谱图像,提供优于0.5 nm光谱分辨和10 ps时间分辨的光谱物理信息。同时采用PIN二极管阵列对聚焦透镜外侧附近的近背向散射光信息进行测量。     

高强度激光与等离子体相互作用中的受激Raman级联散射、光子凝聚以及大振幅电磁孤立子的产生与加速

应用一维相对论电磁粒子模拟程序，详细研究了线性极化强激光入射到无碰撞稀疏密度长等离子体中引起的受激Raman散射、Raman级联散射、级联散射到光子凝聚、以及大振幅电磁孤立子的产生与加速. 通过研究发现：在适当的激光振幅和等离子体状态下，强的光子凝聚现象会导致大振幅电磁孤立子的产生，电磁孤立子可以以静止、向后以及向前加速的形式存在；在密度均匀的等离子体中，电磁孤立子的加速不仅依赖于激光振幅而且依赖于等离子体的长度；电磁孤立子的电磁频率大约为未扰动电子等离子体振荡频率的二分之一左右，孤立子内电磁场的电场具有半周期结构，相应电磁场的磁场以及静电场则具有一个完整的周期结构. 关键词： 粒子模拟 受激Raman散射 Raman级联散射 光子凝聚 电磁孤立子     

Generation and characterization of millimeter-scale plasmas for the research of laser plasma interactions on Shenguang-III prototype

In order to produce millimeter-scale plasmas for the research of laser-plasma interactions （LPIs）, gasbag target is designed and tested on Shenguang-III prototype laser facility. The x-ray pinhole images show that millimeter-scale plasmas are produced with the gasbag. The electron temperature inferred from the stimulated Raman scattering （SRS） spectrum is about 1.6 keV. The SRS spectrum also indicates that the electron density has a fiat region within the duration of 200 ps. The obvious differences between the results of the gasbag and that of the void half hohlraum show the feasibility of the gasbag target in creating millimeter-scale plasmas. The LPIs in these millimeter-scale plasmas may partially mimic those in the ignition condition because the duration of the existence of a flat plasma density is much larger than the growth time of the two main instabilities, i.e., SRS and stimulated Brillouin scattering （SBS）. So we make the conclusion that the gasbag target can be used to research the large-scale LPIs.     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

三角激光脉冲尾波加速粒子模拟

电子俘获是激光尾波场加速电子的主要机理，增大电子的初速度可以使更多的电子被尾波场俘获.提出三角脉冲激发尾波加速电子的方案，三角脉冲平缓上升沿激发受激Raman散射，用以初步加速电子，三角脉冲陡峭下降沿激发尾波场，将更多的电子加速到接近光速.2D3V粒子模拟结果证实了这一点.同时表明：脉冲长度为几个等离子体波长的超强激光在稀薄等离子体中传播时，还激发侧向Raman散射.在侧向受激Raman散射中，静电波增长最快的波矢模式为k_p=(2ω_p/ω₀ 关键词： 有质动力 电子俘获 前向受激Raman散射 侧向受激Raman散射     

准分子激光束的喇曼组束

受激喇曼散射可以将紫外准分子激光辐射频移到特定的近紫外或可见光波长,采用喇曼整形技术可以改善斯托克斯光的光束质量,本文报道喇曼组束提高喇曼整形效率的实验结果.     

准分子激光束的喇曼整形

受激喇曼散射可以将紫外准分子激光辐射频移到特定的近紫外和可见光波长.采用喇曼整形技术还可以获得衍射极限发散角的斯托克斯输出.本文研究了注入光束质量对喇曼整形的影响,并求得不同氢压力下的喇曼增益系数和饱和参量.     

Injection laser sources for fiber optic communications

Abstract

This paper describes some of the laser designs and GaAs and GaAlAs epitaxial and wafer-processing technology currently used in the fabrication of laser diodes intended for incorporation into fiber optic communication or data link systems. Two classes of laser diodes are described: cw laser diodes emitting up to 75 mW and devices emitting in excess of 200 mW peak pulsed power at 27°C at duty cycles up to 10%. The fabrication and assembly of these devices is presented in detail, and the problems encountered in the transfer of these processes from a research environment to a manufacturing operation are discussed. Data are presented showing laser-emitted power, both pulsed and continuous, the angular distribution of emitted power, emission wavelength and bandwidth, optical coupling efficiency to various fibers, and laser lifetimes. In addition, the interaction between laser threshold current density, thermal impedance, emitted beam distribution, and fiber optic coupling is described. Several fiber optic laser coupling schemes are described. Finally, the results of testing pulsed laser diodes to see if they meet military environmental and performance test requirements are described with specific data presented showing the value of burn-in testing to eliminate lasers that exhibit abnormally short lifetimes from test lots.     

XeCl准分子激光在铅蒸气中的高效率受激电子喇曼散射

本文报道了采用非稳腔XeCl准分子激光泵浦铅蒸气获得52%喇曼能量转换效率.比较了稳腔与非稳腔XeCI激光泵浦下的喇曼转换特性.     

光解产生的铅原子中受激喇曼散射和共振激光辐射

用2660(?)的紫外激光解离PbCl_2分子时,发现在3740(?)和3734(?)波长上有较强的受激辐射输出.根据它们的光谱特性和铅原子的能级结构判断,这些辐射是基于双光子解离PbCl_2分子得到的铅原子在6p~(23)P_2亚稳能级上的布居而产生的光泵共振激光辐射和受激喇曼散射.提出了描述整个过程的理论模型,通过拟合实验结果,确定了2660(?)激光双光子解离PbCl_2产生6p~(23)P_2亚稳态铅原子的光解系数.当PbCl_2分子密度为N_(00)=6.21×10~(16)cm~(-3)时,光解产生的铅原子在6p~(23)P_2和6p~(21)D_2这两个亚稳态的最大布居数近似相等,称为2.0×10~(16)cm~(-3).