激光与介质薄膜作用过程的等离子体诊断

本文对YAG激光诱导介质薄膜产生的等离子体采用Mach-Zehnder干涉仪及光延迟装置进行时间序列分辨多幅干涉记录,并对序列干涉图进行电子密度及等离子体冲击波速度的计算.首次得到脉宽为15ns的1.06μm激光与介质薄膜作用在150ns以内的有关结果.     

飞秒激光作用下薄膜破坏的力学过程

提出了等离子体膨胀的力学模型, 在等离子体膨胀过程中考虑了球壳膨胀时的惯性效应，实现了动态特性的模拟.采用能量守恒原理，研究了薄膜中等离子体受限制爆炸的薄膜损伤机理的力学特性,并对薄膜损伤的发展作了初步探讨. 关键词： 等离子体 膨胀 薄膜 激光     

脉冲激光制备类金刚石薄膜及原位激光等离子体发射光谱

用ＹＡＧ脉冲激光轰击真空室内的石墨靶,可以形成包含碳素的激光等离子体,并在硅或石英衬氏上淀积形成某种类型的碳膜。用光学多道分析仪原位测量了激光等离子体的发射光谱,给出反应空间可能存在的反应基团有碳原子、碳离子、碳分子等,用拉曼光谱研究了薄膜的结构,证明所形成的薄膜为类金刚石膜,并得出碳原子和碳离子与薄膜的类金刚石结构有关。制备过程中,氢的参与有利于薄膜中金刚石成分的形成。空间分辨的原位激光等离子体发射光谱表明,在反应空间存在薄膜形成的最佳位置。     

激光锗等离子体电子密度诊断

本工作测量了激光加热锗等离子体XUV光谱,对所测得的Ge ⅩⅫ谱线进行了辨认和分类。通过对各谱线的考察,找出了对电严密度敏感,对电子温度不敏感,波长在20nm左右的类钠离子3p—3d及3s—3p跃迁线,收集和计算了所需参数,给出谱线强度比随电子密度变化曲线,根据谱线强度比推导了锗等离子体的电子密度,并与理论计算结果进行了比较,二者符合较好。     

激光等离子体的声学诊断研究

提出了利用激光等离子体声波对高功率激光与材料相互作用过程进行了诊断的方法。实际测量了波长０．５３μｍ激光与几种金属材料相互作用的过程，其结果与采用春它方法得到的结果基本吻合。     

薄膜锗靶等离子体参量诊断的实验研究

描述了对双脉冲辐照薄膜锗靶形成的等离子体参量诊断的实验研究。使用平晶谱仪和时间分辨ｘ射线晶体谱仪诊断等离子体参量，给出了等离子体的电子密度、电子温度及其时间演变过程。实验结果表明：双脉冲打靶比单脉冲打靶电子温度有较大幅度提高。诊断结果为双脉冲驱动薄膜靶高增益Ｘ射线激光实验选择最佳的实验条件提供了实验依据。     

激光等离子体中自生磁场的诊断

激光与固体靶相互作用时会产生极强的磁场。文章简单地介绍了自生磁场的产生机制,较全面地讨论了自生磁场的实验诊断方法,包括物理控针法和光学诊断法,重点介绍了比较成功的法拉第旋转法和塞曼分裂法,最后还提出了两个可能的新方法。     

作为X激光增益介质的激光等离子体特性

本文报道利用具有空间分辨能力的透射光栅谱仪对以三体复合泵浦实现锂离子(Si~(11+)X光自发辐射放大的增益介质——硅激光等离子体特性的研究。结果表明,等离子体5～100A范围软X线辐射主要来自类氦离子(Si~(12+))到(S~(11+))复合辐射和Si~(11+)(n=3→n=2)跃迁发射的贡献,且它们辐射的最大强度距靶面130μm,对应的电子密度3×10~(20)cm~(-3)与Si~(11+)+1s~23d能级的粒子数相对丰度比36;实验中还观察到Si~(11+)(1s~23d-1s~22p)跃迁发射存在着明显的自吸收现象。     

利用人工神经网络进行激光等离子体诊断

利用前馈神经网络对激光等离子体打靶实验中所得的Ｘ光光谱数据进行处理，可以方便地球出等离子体的电子温度和电子密度等参数。在对网络的训练时采用误差信号反向传输算法，训练后的神经网络能够有效地对Ｘ光光谱数据进行处理，文中给出了用此法算出的Ｍｇ等离子体电子温度和电子密度的空间分布轮廓，与用传统方法所得的结果完全吻合。     

用于激光等离子体诊断的硬X光能谱仪

介绍了利用滤片和探测器阵列组合的硬X光能谱仪(简称FFS)的工作原理,结构性能和数据处理。文章最后给出了FFS在惯性约束聚变(ICF)实验中测到的硬X光谱的典型结果。     

等离子体增强脉冲激光沉积o-BN薄膜

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统在Si（100）基底上沉积出了高质量的o-BN薄膜,利用红外光谱（FTIR）、X射线衍射谱（XRD）和原子力显微镜照片对o-BN薄膜进行了表征.通过红外光谱（FTIR）得到o-BN薄膜的红外峰特征峰值为1189cm^-1,1585cm^-1和1450cm^-1;由XRD谱得到o-BN薄膜的（111）,（020）,（021）,（310）和（243）各晶面的衍射峰, 特别是（310）和（243）晶面的衍射峰非常强;通过原子力显微镜照片清楚看到BN薄膜具有尖状突起的表面形貌. 关键词： 等离子体增强脉冲激光沉积 氮化硼薄膜 X射线衍射谱     

利用X射线激光进行激光等离子体射流的诊断

射流是激光惯性约束聚变(ICF)、天体物理学等领域中一种普遍存在的非线性现象.在实验室对射流现象进行模拟、诊断等方面的研究对于理解ICF、天体物理中的相关现象具有重要参考价值.采用纳秒激光辐照特殊形状的圆孔靶产生等离子体射流,利用波长为13.9nm的X射线激光作为光源对特定时刻的射流进行阴影成像,获得了清晰的射流阴影图像,与理论模拟结果定性一致. 关键词： 射流 X射线激光 等离子体诊断     

软X射线激光探针诊断高Z材料等离子体

激光辐照靶产生的等离子体电子密度的诊断对于惯性约束聚变、高能量密度物理等相关领域的研究具有重要意义,特别是高Z材料等离子体临界面附近的电子密度分布信息的测量.利用软X射线激光作为探针是诊断等离子体电子密度分布的一种重要方法,但在诊断激光辐照高Z材料产生的等离子体研究中,遇到了高Z材料等离子体自发辐射过大的问题,难以开展.为此,针对软X射线激光的特点,发展了多种具体的实验技术.通过综合利用这些技术,大大的抑制了待测等离子体自发辐射对信号的影响,使得软X射线激光探针诊断高Z材料等离子体成为可能.作为典型例子,实验诊断了激光辐照金平面靶的等离子体,获得了清晰的实验图像,表明相关的技术是有效和可行的.     

激光等离子体电离度和布居数诊断

利用金激光等离子体的M带发射谱相对强度进行金等离子体的电离状态诊断。从2000年以来，已经完成了诊断方法建模，原子物理过程参数计算等工作，同时，建立了时间分辨光谱测量系统并进行了实验测量，获得了金腔腔内等离子体的M带细致结构辐射谱。本文对这方面的工作进展情况进行了简要总结。     

用共振线强度比作激光等离子体诊断

用流体和原子物理模型，计算了类Ｌｉ、类Ｂｅ离子共振线强度比随功率密度的变化，并讨论了共振线强度比和实现复合机制Ｘ射线激光所需的初始条件之间的联系。同时共振线强度比还可用于激光等离子体的诊断。     

强激光和超薄等离子体薄膜相互作用产生高次谐波

通过一维粒子（particle in cell,简称PIC）模拟，研制了超薄等离子体薄膜在两列旋转方向相反的圆偏振激光脉冲作用下的高次谐波辐射。在10^21W/cm^2强度的激光作用下，可以获得200次以上的高次谐波。当激光脉冲宽度较短时，由于等离子体薄膜被压缩所导致的多普勒频移对高次谐波产生了显著的频率调制。而这种多普勒频移可以通过对抽运光脉冲引入频率啁啾来补偿。     

等离子体冲击波特征与薄膜损伤阈值关系研究

激光损伤阈值是衡量光学元件性能的重要参数,而判别薄膜是否发生了损伤是准确测量薄膜激光损伤阈值的关键,因此研究薄膜损伤的判别方法具有重要意义。传统方法准确度低、操作复杂、人为因素影响大,提出了以等离子体冲击波压强特征为标准的判定薄膜损伤的新思路。以多种单层薄膜为例,搭建测试平台,利用传声器采集激光辐照薄膜产生的等离子体冲击波,将该数据与国标法测得的激光薄膜损伤阈值相对照,找到对应的等离子体冲击波压强阈值。实验表明,该方法判别速度快,操作简单,测试设备搭建方便,并可以实时监测,能够大大提高检测效率。     

短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析

短脉冲激光诱导薄膜材料损伤过程的研究通常止于薄膜材料发生喷溅.超热喷溅物质吸收剩余激光脉冲能量将形成剧烈的等离子体爆炸过程.采用两步数值计算方法处理等离子体微滴的爆炸过程,即在每一个数值计算时间步长内,将爆炸过程分为两步,第一步处理微滴的绝热膨胀及裂解过程;第二步处理微滴对激光脉冲能量的吸收过程.有效地将微滴吸收激光能量的物理学过程与爆炸动力学过程耦合到一起.分析了喷溅物质微滴在剩余激光脉冲作用下,其半径、膨胀（加）速度、裂解（加）速度、电子及离子的密度与温度等参量随时间变化的演化情况.结果表明：材料喷溅 关键词： 光学薄膜 激光损伤 等离子体 爆炸     

用于激光等离子体磁场诊断的紧凑型偏振干涉仪

提出了一种紧凑型偏振干涉仪,其能够在单一记录设备上同时获得等离子体干涉、偏振以及阴影图,通过单发测量即可求解磁感应强度。通过理论分析和参数仿真,确定了干涉仪的最优光学设置,明确了干涉仪的误差来源。干涉仪被成功应用于激光固体靶自生磁场的实验中,可成功测量到几百微米空间尺度、10 T量级的磁场。借助磁流体模拟与虚拟仪器建模,得到了磁场的合成诊断图像,模拟合成结果与实验结果显示出令人满意的一致性。这种紧凑型偏振干涉仪有望提升大激光装置的实验效率,也可以用于提高小激光装置的灵活性,能够有效降低磁场诊断的成本和风险。     

激光加工过程中激光诱导等离子体的动态过程研究

本文利用高速摄影机对激光加工过程中伴随产生的等离子体在室温大气压下的动态过程进行监测研究．对等离子体持续过程及其随时间的变化进行实验分析，提出等离子体在通道内突然消失的可能机制，并为进一步控制等离子体的形成提供了实验基础。