激光等离子体二次谐波发射的时间分辨特性的研究

本文论述了激光等离子体相互作用中二次谐波发射的时间分辨特性研究方面的一些新结果。     

强激光束在等离子体中的自聚焦

我们用1.06微米激光与等离子体相互作用所发射的二次谐波的一维空间分辨的光谱,与二维空间分辨的成像,证明了强激光束在等离子体中的自聚焦或细丝现象,并研究了靶原子序数、预脉冲激光预先形成的冕区等离子体等因素对这种非线性效应的影响。     

激光等离子体中的光电自生磁场和二次谐波的精细结构

本文导出了激光等离子体中高频基波场、高频二次谐波场和低频自生磁场相互作用的耦合方程,用逐级近似研究了s偏振光所引起的光电自生磁场、二次谐波及它们对基波场的影响。利用所得的理论结果,可以合理地解释最近实验中所观察到的电子密度的起伏和二次谐波的精细结构。     

45fs钛宝石强激光场中Ar与Ne气的高次谐波辐射的实验研究 *

以Ar气为工作介质 ,研究了激光强度、工作介质密度对高次谐波辐射的影响 .结果表明 ,足够高的激光强度和气体密度是获得更大强度更高次谐波的基本条件 .观察到可分辨的最高谐波次数为第81次(相应的波长为969nm) ,不可分辨的谐波辐射不低于第91次 (相应的波长为863nm) ,这是目前世界上从Ar气中观察到的最高级次(最短波长)的谐波辐射 .理论分析表明 ,更高次谐波是从Ar⁺产生的 .以Ne气为工作介质 ,通过观察Ne⁺的特征谱线 ,研究了气体电离产生的自由电子对高次谐波辐射的破坏作用 .目前 ,以Ne气为工作介质观察到的可分辨的最高次谐波为第107次(相应波长为7.33nm) .而观察到的不可分辨的谐波辐射不低于第131次谐波(相应波长短于5.99nm) .     

二次谐波发射的时间截止或迟后特性研究

本文论述了在较宽脉冲或在人为引入预脉冲的激光与等离子体相互作用中的二次谐波发射的新特性,特别是在时间分辨特性上的截止或迟后发射的行为。研究表明,受激布里渊散射是导至低z靶所发射的二次谐波时间截止特性的主要原因;而经典逆轫致吸收则可能是决定高z靶的二次谐波发射的时间分辨特性的重要机制。     

粒子流特性对脉冲激光烧蚀淀积类金刚石薄膜的影响

采用两种不同脉宽 ( 30ns,5 0 0fs)的KrF准分子激光淀积类金刚石薄膜 ,通过等离子体发射光谱和离子探针的测量 ,研究了激光等离子体成分、平均离子能量和通量等随激光能量密度、淀积距离的变化 ,对两种脉宽的激光等离子体淀积的薄膜结构和性能进行了比较 ,并且研究了激光等离子体特性对淀积薄膜类金刚石性能的影响     

槽状靶和平面靶产生的激光等离子体的实验研究 *

对两种几何形状靶产生激光等离子体的软X光和谐波发射的比较研究发现,相对常用的平面靶,槽状靶中的高阶离化态离子产生的X射线发射增强.槽状靶对激光更有效吸收是造成这一现象的主要原因.     

Xe和Kr中宽带可调谐VUV/XUV相干辐射产生机制的研究

以一台激光光源的输出作为基波在Xe,Kr脉冲气流中利用非共振四波和频和三次谐波过程获得在92～145nm范围内宽带可调谐相干辐射输出,观察和分析了非线性过程中气体密度,元素的色散对相位匹配的影响,观察了三次谐波过程中的三光子共振现象,在Xe中获得了高Rydberg态三光子共振增强的VUV相干辐射光谱,其可分辨主量子数达到34左右.     

超短脉冲激光与等离子体相互作用中产生的轴向磁场的测量

对超短脉冲激光与等离子体相互作用中产生的准静态轴向磁场进行了实验研究.利用Faraday效应,对超短脉冲激光与高密度等离子体相互作用产生的背向散射光的偏振面的偏转角度进行了实验测量,并由此观察到超短脉冲激光与高密度等离子体相互作用产生的轴向磁场强度的空间分布,其最大值高达(170±50) T.这一轴向磁场主要是由等离子体动力学效应所产生的     

关于激光等离子体声波的数学模型

根据激光等离子体冲击波的传播规律,利用数学方法和物理知识解释了激光等离子体冲击波转化为激光等离子体声波的原理.     

飞秒激光与固体靶相互作用过程中真空加热机制

着重研究了飞秒激光在无预脉冲时与固体靶的相互作用过程. 实验和粒子模拟(PIC)研究表明, 在此条件下, 激光脉冲对等离子体的真空加热和逆轫致吸收是激光能量被吸收的主要机制. 实验中发现电子和X射线能谱均具有双温结构. 较低的电子温度可以归因于激光场对电子的驱动; 较高的电子温度则是由于激光诱导的电场对电子的加速造成的. 对PIC模拟获得的反射激光脉冲的频谱研究显示, 等离子体的密度标长很大程度上决定了激光吸收和电子加速的机制.     

激光等离子体的共振吸收对二次谐波的时间分辨谱及时间积分谱的影响

本文采用3～6J,100微微秒N_d玻璃激光辐照平面铝靶,靶面功率密度～10¹⁵瓦/厘米²。改变激光偏振及靶面入射角,用盒式卞计测得了靶面的共振吸收曲线,极大值在22°附近,同时,用时间分辨谱仪拍得了二次谐波的时间分辨谱(S偏振及P偏振,入射角为0°,7°,22°)。用光谱仪拍摄了二次谐波的时间积分谱(S偏振及P偏振、各个角度),用X光线谱测定了电子温度。实验结果表明,随着角度由0°增加到22°,共振吸收也增加,P偏振分量产生的二次谐波谱加宽与S偏振分量产生的二次谐波谱加宽相比,愈来愈窄,而且二次谐波的发光时间最长达500微微秒之久。文中还对其中包含的物理机制进行了分析。     

软X射线激光增益实验研究

在中国科学院上海光机所的六路激光装置和LF12激光装置上成功地进行了复合泵浦软X射线激光增益实验。利用自制的一维空间分辨掠入射光栅光谱仪和针孔透射光栅光谱仪研究了线聚焦激光辐照平板靶产生的线状等离子体中铝和硅的类锂离子的自发发射放大(ASE)性能。测量了不同长度的线状等离子体的沿轴向发射的类锂铝和硅离子谱线的时间积分强度,结果证实类锂A¹⁰⁺离子的5f-3d跃迁(波长105.7)和Si¹¹⁺离子的5f-3d跃迁(波长88.9)、5d-3p跃迁(波长87.3)等谱线的强度随等离子体长度非线性增长,相应的增益系数分别为3.1±0.9,1.5±0.5和1.4±0.5cm^-1,最大增益长度乘积约为2.5。本实验是首次观察到类锂Si¹¹⁺离子的5f3-d和5d-3p跃迁的激光增益,X软射线激光波长已短于100。特别有意义的是,上述结果是在低的泵浦激光功率密度条件下取得的。研究表明,采用类锂复合机制,有可能在我们现有的激光驱动装置上将软X射线激光推进到“水窗”(43.8—23.3)波段。     

三度对称螺旋扇回旋加速器的动力学稳定性

在三度对称螺旋扇回旋加速器中,粒子径向自由振动频率V_x总是接近于1,由于粒子在加速过程中始终处于V_x=1这条共振线附近,系统明显表现出了对磁场扰动的灵敏性,当这种扰动大于某个临界值时,系统就变得完全不稳定,因此,有必要对Vx=1共振线附近的粒子运动行为作一分析;本文试图利用非线性力学中的渐近方法(即KBM方法)对三度对称的非线性系统进行处理,并从劳斯-胡维茨判据出发来讨论系统的稳定性,导出了这种系统的临界参数,其中包括临界扰动场的一次谐波振幅和二次谐波梯度振幅。     

计算激光等离子体参数的数学模型

在相关物理知识的基础上 ,给出了计算激光等离子体参数的数学模型 ,通过实验验证 ,用该模型所得结果与使用其他方法所得结果基本吻合 .     

气体高次谐波的二维半经典理论

描述了原子在激光场作用下电子的运动行为,采用三维静电隧道电离率表达式在高次谐波的半经典理论的基础上解析地给出了二维半经典模型,并利用此模型对高次谐波的许多特点进行了解释（其中包括对电子在激光场中得到的最大能量3.17 U_p的解析推导）.最后解释了在超短脉冲作用下产生的高次谐波阶数很快增高以及最高次谐波谱的反常振荡等实验现象.     

渐开线齿轮周期误差的数学分析

本文对渐开线齿轮周期误差进行数学分析,得到:(1)即使同一齿轮当正、负基节误差的绝对数值相等时,周期误差也并不相等,且周期误差的大小随齿轮模数、齿数的改变而改变;(2)齿轮周期误差不是简单的一次谐波,用傅里叶级数分析知道它是由若干次谐波组成;(3)按前四次谐波计算时,其谐波误差最大不超过周期误差总值的6.14％,同时,对三节“Γ”型RC滤波器的传输系数及电路参数进行了计算。以上述计算为依据,我们研制了HYQ 02A单面啮合仪,实测全误差曲线与高精度齿轮量仪所测得的全误差曲线结果一致。     

飞秒激光等离子体的光学诊断

使用飞秒激光探针法,对飞秒激光等离子体膨胀过程进行了光学诊断.实验得到了不同时刻的等离子体阴影图和干涉图.大尺度环形自生磁场对等离子体产生了挤压,磁场的横向约束导致等离子体的宏观非对称性和jet结构.等离子体在纵向的膨胀尺度呈现t^1/2变化规律.     

激光等离子体中自聚焦机制的定标律

激光束在等离子体中的自聚焦与成丝过程,是受非线性薛定锷方程所控制的。本文应用该方程直捷地导出了白聚焦发生的临界功率及相应的横向扰动波数的阈值,然而,自聚焦的物理意义却包含在非线性折射率系数n₂中,文中通过简明的模型讨论了激光与等离子体相互作用中两种重要的自聚焦机制,亦即分别在无碰撞与碰撞等离子体中起主导作用的有质动力效应与热效应。对于上述两种过程,文中详细给出并比较了其n₂相对于激光等离子体的各类参数的定标关系。     

非线性驻波的饱和规律 *

在驻波实验中,当加强激发时,驻波管中的声压除发生畸变如预计外,还明显地具有饱和趋向.由于实验所用激发强度不够、未能达到饱和状态,但趋向已很明显.即根据实验数据推出饱和过程和饱和声压.曲线拟合的结果,说明驻波中的声压增长可用负反馈解释;基波和二次谐波用声场负反馈解释,三次及以上谐波受能量(声场平方)的负反馈控制.由此求出各次谐波的增长函数,与实验符合.并由此外推出各次谐波的饱和声压和它们的特性.