2ω1ω激光驱动的类氖锗19.6 nm X光激光

 类氖离子的X光激光理论研究可以为类镍X光激光提供有益启示。设计了一系列瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6 nm X光激光的实验,采用2ω1ω泵浦方式,即预脉冲采用倍频钕玻璃激光,主脉冲采用基频,用新开发的瞬态电子碰撞激发类氖锗的系列程序进行了模拟,并与1ω1ω驱动的情况进行了比较。模拟表明, 2ω1ω泵浦方案使类氖锗19.6 nm Ｘ光激光的小信号增益系数增大为1ω1ω方案的1.6倍,增益区也转移到了更高的电子密度区,是获得更短波长X光激光的一种有效方法。     

模拟 ps激光驱动的类氖锗19.6 nm X光激光

 瞬态电子碰撞激发产生X光激光的机制可以极大减少X光激光的泵浦能量。模拟了脉宽为1 ps,波长1.053 μm的钕玻璃激光驱动的类氖锗X光激光。模拟表明,在临界面附近可以产生高达60 cm ^-1的增益,还计算了X光激光在等离子体中的传播,计算表明X光激光在等离子体中的折射效应仍然是影响X光激光输出强度及分布的重要因素。     

类氖锗X光激光增益实验

本文介绍了在LF-12激光器上进行的类氖锗X光激光增益实验。当泵浦激光波长为1.053μm,脉宽为1.1～1.4ns、能量为550～650J、线聚焦焦斑为185μm×20mm时,使用片状锗靶测量波长为19.61、23.22、23.63、24.73及28.65nm的五条激光跃迁线的增益分别为3.06、3.99、3.72、2.36及4.59cm^(-1)。实验给出了关于柱形等离子体激光介质发射区厚度及软X射线激光发射角的实验数据。实验也给出了软X射线激光强度随泵浦激光功率密度变化的讯息。最后分析了由薄膜锗X光激光靶进行的增益实验中未看到激光增益线的原因。     

19.6nm波长类氖锗X光激光光源理论模拟

 波长19.6nm的类氖锗X光激光适合作为诊断激光等离子体界面不稳定性的光源。用经过实验检验的系列程序对预-主短脉冲驱动类氖锗进行了系统的优化设计和理论分析。采用2%~3%的预脉冲强度，6~8ns的预-主脉冲时间间隔，在4×10¹³W/cm²功率密度驱动下, 波长19.6nm增益区的宽度可以超过60μm，增益区的维持时间可以达到90ps。对于16mm长的平板靶，增益系数可达11.8/cm；弯曲靶增益系数可达13.3/cm；单靶小增益长度积可达21.3，单靶就可以获得饱和增益。采用双靶对接，其小讯号增益可达38.4，可以获得深度饱和增益，能满足应用演示所需的X光激光光源。     

毛细管放电X光激光装置中的预脉冲电源

 针对目前毛细管放电X 光激光装置产生的预脉冲电流幅值过大、持续时间较短的问题，提出了增加预脉冲开关抑制原有预脉冲，再外加由脉冲成形网络组成的预脉冲发生器，产生所需预脉冲的改造方案。可在主脉冲来临之前产生幅度10~50A，持续时间约17μs的方波预脉冲电流，来满足毛细管放电泵浦类氖氩X光激光实验的需要。     

毛细管放电X光激光装置中的预脉冲电源

针对目前毛细管放电X 光激光装置产生的预脉冲电流幅值过大、持续时间较短的问题，提出了增加预脉冲开关抑制原有预脉冲，再外加由脉冲成形网络组成的预脉冲发生器，产生所需预脉冲的改造方案。可在主脉冲来临之前产生幅度10~50A，持续时间约17μs的方波预脉冲电流，来满足毛细管放电泵浦类氖氩X光激光实验的需要。     

用类氖锗X光激光实验检验理论模拟

 介绍了用国内1ns长脉冲和国外多脉冲驱动的类氖锗的实验数据检验X光激光的理论模拟程序系列的工作。在长脉冲驱动时，对波长19.6，23.2和23.6nm三条激光线，理论模拟与实验数据基本符合。在多个短脉冲驱动时，除了与严重过电离的复合等离子体有关的实验外，理论模拟与实验也基本符合。为今后设计激光聚变等离子体诊断所需类氖锗X光激光光源工作打下了基础。     

30J能量驱动类镍银X光激光的理论研究

 在1.2×10¹³W·cm^－2低功率密度下，对基频激光预主短脉冲驱动类镍银X光激光机理进行了数值模拟和理论分析。证实了在靶长23 mm范围内X光激光都能获得有效放大，取得了和实验相符合的结果。考虑了单柱面镜线聚焦沿靶长度方向功率密度的非均匀性对X光激光放大的影响，采用弯曲靶能有效克服折射以及单柱面镜线聚焦功率密度非均匀带来的不利影响。理论模拟给出的类镍银X光激光的出光下限泵浦功率密度也与实验符合得很好。理论模拟还表明，采用1%左右的预脉冲强度并对预主脉冲时间间隔进行优化，X光激光的输出能量和能量转换效率将获得大幅度提高。     

双短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光

 研究了两个皮秒短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光,考察了脉宽分别为1,2,3 ps驱动的情况,分别给出了输出X光激光的角分布特性。模拟表明,(330 ps, 1 ps, 1 ps)驱动条件下,第二短脉冲延迟约500 ps,可以充分利用临界面附近的高增益。通过与相同长脉冲条件下单短脉冲驱动的结果相比较,分析了第一个短脉冲的作用及双脉冲驱动的优点。     

反射镜多靶串接增益饱和软X光激光实验

利用Mo/Si多层膜软X光反射镜实现了类氖锗软X光激光的双程放大,在顺接双靶总长28mm时,加与不加反射镜相比,软X光激光输出强度增强了40倍左右,已接近饱和;光束发散角减小,增益区厚度变薄,光束的空间相干性改善。当串接四靶总长为56mm时,加与不加反射的软X光激光输出强度没有明显的差异,表明已达到深度的增益饱和。     

1.06μm激光等离子体X光转换实验研究

Ｘ光转换是激光—等离子体相互作用中的一个重要研究课题。文中介绍了在“神光”装置上利用亚千Ｘ光能谱仪测量Ｘ光能谱、辐射温度与Ｘ光转换效率；并给出了转换Ｘ光总量、辐射温度与激光能量、脉冲宽度及腔面积的定标关系。     

X射线条纹相机紫外光时标研究

 报导了一种采用超短紫外光脉冲作为X 射线条纹相机时标系统的方法。时标光脉冲来自用多模石英光纤耦合的波长为1.06μm 四倍频超短紫外光脉冲激光系统。时标光脉冲与打靶产生的X 射线均被X 射线条纹相机接收, 以用来测定激光打靶时X 射线产生的相对时间关系或相机之间同步的时间关系。实验得到通过光纤引导的时标光脉冲宽度约为30ps。     

大气层外核爆炸X－射线辐射场特性研究

Ｘ射线被认为是大气层外反导栏截武器的主要破坏因素。在航天器结构材料的辐射损伤计算中，需要核爆炸Ｘ射线辐射场的数学模式。从Ｐｌａｎｃｋ黑体谱出发，提出按温度梯度分层的归一化黑体谱组合模式，给出Ｘ－射线的释放能量及辐射脉冲，从而建立了大气层外核栏截Ｘ－射线辐射场特性的数学模式     

预主脉冲辐照平面靶产生X射线激光的自相似模型

利用自相似方法，定量地描述了预脉冲辐照平面靶产生Ｘ射线激光的物理过程，解析给出了各物理参量之间的关系，计算结果与实验符合的较好。结果表明：合理地选择预、主激光脉冲的能量的时间间隔，就可以在较低能量的激光装置上产生较强的Ｘ射线激光输出。这一结果为简化预脉冲条件下平面靶Ｘ射线激光的实验设计 乍观定量地解释实验结果了一套有用的工具。     

预脉冲激光对线状等离子体X射线发射特性的影响

报道了能量比为１：１０、间隔为２００ｐｓ、脉冲宽度为１２０ｐｓ的双脉冲激光驱动线状等离子体的Ｘ射线发射特性。通过与单脉冲驱动情况比较，获得了预脉冲作用下，等离子体轴向辐射增强的空间分布特性。并针对若干重要的辐射跃迁的增强情况，讨论了它们各自的物理原因。     

电子碰撞激发机制中自电离与双电子俘获

 以Ge为例，研究了双电子复合代替自电离与双电子俘获对离子布居的影响；通过解包括双激发态和自电离与双电子俘获过程的速率方程组，研究了类F离子与类Ne离子基态对19.6nm与23.6nm激光线上、下能级的布居贡献因子及类Na离子与类Ne离子的电离速率，并讨论了这两条激光线的反转与增益。     

类Ne钛X射线激光输出特性实验

 在星光激光装置上, 使用X射线多层膜反射镜、铝滤片及X射线CCD探测器组成高灵敏度空间分辨探测系统, 对用预脉冲技术产生的类Ne钛单线 (J=0-1, 3p-3s跃迁)软X射线激光输出特性进行了测量。由实验得到了类Ne钛X 射线激光束近场与距靶端32mm处(准远场)强度的空间分布, 给出了该激光束在近场强度最大区域的空间尺度(FWHM)约为72μm×31μm, 以及在垂直靶面与平行靶面方向的束发散角分别约为4mrad与9mrad。     

X射线激光器——新兴的短波长相干光源

Ｘ射线激光器是运行在电磁辐射波谱中Ｘ射线波段的短波长相干光源，通常，Ｘ射线激光器都采用高功率激光器作为泵浦源，强激光与靶相互使用形成的高温等离子体作为工作介质，并采用单程（或双程）行波放大的运行方式，近１０年来，Ｘ射线激光器的研制工作取得了重大进展，并开始了Ｘ射线激光应用的初步研究，现在正朝着提供高亮度，有较好相干性并且价格便宜的小型短波长Ｘ光光源的目标努力。     

Ionization dynamics of dense matter generated by intense ultrashort X‐ray pulses

We investigate a pump‐probe X‐ray Thomson scattering (XRTS) experiment that might be carried out at a free electron laser facility to study warm‐to‐hot states of dense matter. Ultrashort and intense X‐ray pulses with different energies (1,560–1,830 eV) heat a 1 µm thick Al target isochorically and create homogeneous and uncompressed warm‐to‐hot states of dense matter. A second pulse with variable delay probes this heated state via XRTS. The X‐ray laser–target interaction is modelled within radiation‐hydrodynamic simulations applying the HELIOS‐CR code. The HELIOS‐CR results qualitatively agree with Monte‐Carlo simulations, where the laser pulse absorption is simulated based on a uniform random sequence of events. The electron feature in the simultaneously observed X‐ray scattering spectrum is a function of the degree of ionization and the target temperature. Therefore, the temporal evolution of the plasmon peak measures the ionization dynamics on ultra‐short time scales. The XRTS spectrum is calculated based on the Chihara formula utilizing the Born‐Mermin approximation for the free electron dynamic structure factor. The proposed experiment will reveal important details of the ionization dynamics on ultra‐short time scales as well as of the relaxation on ps time scales.