X光激光实验研究进展

自１９８７年开发Ｘ光激光实验以来，在许多物理机制研究上取得重要进展，尤其利用电子碰撞激发机制实现了一系列类氖锗离子的Ｘ光激光增益。在驱动能量－６００Ｊ、脉宽－１．２ｎｓ条件下，首先获得１９．６－２８．６ｎｍ间的５条跃迁增益线，ＧＬ值约８，利用平面Ｘ光反射镜又实现双程放大，时间分辨的强度提高１０倍。     

X光激光实验研究进展

自１９８７年开展Ｘ光激光实验以来,在许多物理机制研究上取得重要进展,尤其利用电子碰撞激发机制实现了一系列类氖锗离子的Ｘ光激光增益．在驱动能量～６００Ｊ、脉宽～１．２ｎｓ条件下,首先获得１９．６～２８．６ｎｍ间的５条跃迁增益线,ＧＬ值约８,利用平面Ｘ光反射镜又实现双程放大．时间分辨的强度提高１０倍．在此基础上．又完成低能量驱动和预－主脉冲驱动的Ｘ光激光增益实验,为在较低驱动能量下实现高增益和准单线的Ｘ光激光输出探索有效的技术途径． This paper introduces the progress on X-ray laser investigations in CAEP,including the experiments of X-ray lasers gain of Ne-like Ge pumped by electron-collision excitation, double-pass amplification of X-ray laser, low enery double-pulse driving and X-raylasers pumped by other schemes. The attentions are paid to the experimental principles, designs and results. Some suggestions of future investigations are also discussed.     

电子碰撞激发产生软X光激光的理论研究

用一维非平衡辐射流体力学程序JB19对激光照射Au、Se、Ge、Cu等靶进行了模拟计算,并对形成的等离子体状态做了详细描述。计算表明只要选取适当的激光介质(包括材料、形状和结构)和相匹配的激光条件就可以得到产生粒子数反转和激光增益的最佳等离子体状态。计算结果与LLNL(劳伦斯利弗莫尔实验室),NRL(海军实验室),CEL(里梅尔实验室)实验观察值符合得很好。     

短脉冲强X光泵浦产生光电离三体复合X光激光

介绍了激光打靶产生短脉冲强X光辐射的方法,给出了打钠靶的数值模拟结果。 数值研究短脉冲强钠X光泵浦氖激光介质的X光激光,通过在氖中加氢的办法降低了电子温 度,有效地提高了激光增益。研究了短脉冲强X光泵浦的高增益光电离三体复合X光激光机 制,提出了在大中型激光器上开展这种X光激光研究的想法。     

短脉冲强X光泵浦产生光电离三体复合X光激光

 介绍了激光打靶产生短脉冲强X光辐射的方法,给出了打钠靶的数值模拟结果。 数值研究短脉冲强钠X光泵浦氖激光介质的X光激光,通过在氖中加氢的办法降低了电子温 度,有效地提高了激光增益。研究了短脉冲强X光泵浦的高增益光电离三体复合X光激光机 制,提出了在大中型激光器上开展这种X光激光研究的想法。     

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。     

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。     

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。     

电子碰撞激发类氖锗X光激光增益饱和的理论研究

耦合ｘ光激光辐射输运方程与速率方程，编制了研究类氖锗等离子体中多条激光线增益饱和过程的程序。计算结果与普通饱和方程的结果在深度饱和阶段有显著区别。计算结果还显示了增益曲线“烧孔”及线宽在饱和前后由不断变窄到不断加宽的现象。理论结果与“多靶串接”类氖锗Ｘ光激光实验数据进行了比较。     

皮秒X射线分幅相机性能实验研究

介绍了扫描型皮秒X射线分幅相机的分幅原理,主要技术指标的测试方法和结果。相机的动态空间分辨优于61p/mm,最短曝光时间75ps(FWHM),触发晃动(80％发次)小于±30ps,几何畸变小于±5％,达到现场实验诊断的要求。     

A THEORETICAL SIMULATION FOR ACHIEVING HIGH SPATIAL COHERENCE OF LABORATORY X-RAY LASERS

An efficient method to achieve high spatial coherence of laboratory soft-X-ray laser is presented, in which a pinhole can be used in "four-target series coupling" experiment to obtain a fully coherent X-ray laser. The model of amplified spontaneous emission is used to describe the characteristics and spatial coherence properties of a soft-X-ray laser beam. The simulation results show that the method is feasible.     

AN ANALYTIC MODEL FOR TRANSIENT COLLISIONAL X-RAY LASERS

A set of similarity equations is derived to describe the hydrodynamics of transient X-ray lasers from slab plasmas generated by combined irradiation of nanosecond and picosecond laser pulses. By separating nanosecond and picosecond laser heating processes into different periods, analytical solutions are obtained for the similarity equations. The calculated results are in agreement with numerical simulations and experimental data.     

类锂铝复合机制产生X光激光的等离子体状态

本文从速率方程出发,讨论了类锂铝复合等离子体的激发态结构,衰减常数,反转率和小信号增益等表征介质增益特性的物理量以及它们随电子温度,电子密度和光子逃逸几率的变化。找到了进行类锂铝离子通过复合机制产生X光激光设计应创造的等离子体状态目标区域。还讨论了这些物理量随原子序数变化的定标律。     

位相恢复法与X射线激光等离子体密度诊断

 详细介绍了XUV波段Gabor全息及位相恢复法去除Gabor全息孪生像的全部过程,分析了X射线激光Gabor全息术对等离子体和实验条件的要求,编程对全息图的制作、反演以及位相恢复法的全过程进行了模拟,并对三个模型进行了计算比较。     

毛细管放电复合X光激光机制的理论研究

 以毛细管放电泵浦产生的C等离子体中,复合机制产生类H-C离子3d_5/2-2p_3/2跃迁激光线为例,研究毛细管放电复合X光激光中的物理机制。提出在C气中掺入适量的惰气来抑制等离子体被压得过细以至密度过高;在设计实验方案时 ,应该使等离子体在电流峰值之后进入膨胀冷却阶段;还要适当降低毛细管中等离子体初始 密度以增大毛细管半径,使工艺上更容易实现。     

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。