超短激光与金薄膜靶相互作用产生的质子能谱

在能量11 mJ、波长744 nm、脉宽120 fs、功率密度61016 W/cm2的超短脉冲装置上,开展了超短脉冲激光与2.1 m和5.0 m金薄膜靶相互作用产生质子束的实验研究。利用Thomson谱仪测量了产生的质子能谱,发现利用2.1 m金薄膜靶时,质子能谱由于质子源数量不足而在74 keV附近出现单能峰,5.0 m的金薄膜靶产生的质子计数和能谱均比2.1 m的金薄膜靶产生的低,主要原因是超热电子穿过薄膜靶时出现的能量损失和几何倾斜降低了电子回流所致。     

超短激光与金薄膜靶相互作用产生的质子能谱

在能量11 mJ、波长744 nm、脉宽120 fs、功率密度61016 W/cm2的超短脉冲装置上,开展了超短脉冲激光与2.1 m和5.0 m金薄膜靶相互作用产生质子束的实验研究。利用Thomson谱仪测量了产生的质子能谱,发现利用2.1 m金薄膜靶时,质子能谱由于质子源数量不足而在74 keV附近出现单能峰,5.0 m的金薄膜靶产生的质子计数和能谱均比2.1 m的金薄膜靶产生的低,主要原因是超热电子穿过薄膜靶时出现的能量损失和几何倾斜降低了电子回流所致。     

利用激光离焦的方法优化超强激光驱动的质子加速

在中国科学院物理研究所"极光Ⅱ 号"飞秒激光装置上,对激光与薄膜靶相互作用产生的靶后质子束特性进行了实验研究.结果发现,在主脉冲前存在较强的飞秒预脉冲的情况下,通过适当地对激光束散焦,可以使质子束的转换效率提高3 个数量级,并同时改善质子束的准直性.分析表明,激光散焦的方法可以有效地抑制预脉冲的流体力学效应对质子加速的负面影响,从而提高质子的转换效率.此外,粒子模拟还发现,散焦量增大时可以产生更多的中低能超热电子,这也有利于建立高质量的质子加速电场. 关键词： 超短脉冲激光与等离子体相互作用 质子加速 转换效率     

电子在超短激光脉冲修正场中的动力学特性研究

给出了一种精确描述超短、紧聚焦激光脉冲的新方法，其思路是根据两个无量纲小量ε=1/(ω0t0)和s=1/(k0w0)（其中ω0=ck0为中心振荡频率，t0为脉冲延迟时间，w0为激光束腰半径）进行展开来计算脉冲的高阶修正场.在激光束近轴近似表达式的基础上，给出了高斯脉冲一阶修正场的解析表达式，并研究发现其振幅和相位相对于零阶修正场（即长脉冲近似）的修正量都在ε的量级甚至更小.另外对电子在超短高斯脉冲一阶修正场中的动力学特性研究发现：对于ω0t0>20的情况，零阶修正场可以正确地描述电子被光场加速的特性；当ω0t0<20时，则需要采用高阶修正场. 关键词： 超短激光脉冲 激光加速     

超短超强激光与固体靶相互作用中超热电子的角分布

用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验。采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布。测量结果显示：能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子;能量较低的电子呈溅射状发射;能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰,其中,激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果,靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生,且理论预言与实验结果相吻合。     

超短超强激光与固体靶相互作用中超热电子的角分布

 用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验。采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布。测量结果显示：能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子；能量较低的电子呈溅射状发射；能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰，其中，激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果，靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生，且理论预言与实验结果相吻合。     

短、超短脉冲激光时间分布特性的几种测量方法

本文介绍几种短、超短激光脉冲的测试方法。     

10μm超短脉冲激光系统

具有新颖表面电晕预电离单模ＴＥＡＣＯ２激光器，等离子体开关和热吸池的光学自由诱导衰变（ＯＦＩＤ）激光系统产生３０－３００ｐｓ１０．６μｍ激光。     

激光质子照相特性模拟研究

基于超短激光驱动的质子源的照相技术是传统质子照相技术的发展. 使用FLUKA蒙特卡罗（MC）程序,依据激光质子源的特点,对质子照相进行了定量的模拟研究. 通过对三种典型情况的模拟 （半平面靶及台阶靶,激光惯性约束聚变研究用黑腔,磁场网格照相） 分析了影响质子照相的主要物理因素, 表明了激光质子照相具有对界面敏感,高空间分辨,对磁场敏感的优点. 关键词： 超短激光 质子照相 蒙特卡罗     

Experimental study of the acceleration of protons emitted from thin foils irradiated by ultrahigh-contrast laser pulses

Experimental results are presented for proton acceleration from the back of a target irradiated by laser pulses with intensities up to 2 × 10¹⁹ W/cm² generated by the SOKOL-P facility. The proton acceleration efficiency increases with decreasing of the target thickness. However, thin targets are destroyed by the amplified spontaneous emission (ASE) prepulse before the main pulse arrival. An additional optical switch based on a Pockels cell has been used in the amplification section to carry out the experiments with ultrathin foils. As a result, the energy contrast with respect to the ASE prepulse has been increased up to 4 × 10⁶. Owing to high contrast, the experiments on studying proton acceleration from foils with thicknesses less than 100 nm have been carried out.     

Considerations on the determining factors of the angular distribution of emitted particles in laser ablation

Simulations of particles which are emitted in laser ablation have been performed by the method of Direct Simulation Monte Carlo to investigate the deposition profiles of the emitted particles. The influences of the temperature, pressure and stream velocity of the initial evaporated layer formed during laser ablation process on the profile of the deposited film have been examined. It is found that the temperature gives a minor influence on the deposition profile, whereas the stream velocity and the pressure of the initial evaporated layer have a greater impact on the deposition profile. The energy in the direction of surface normal (E_⊥) and that in the parallel direction of the surface (E_||) are shown to increase and decrease, respectively after the laser irradiation due to collisions between the emitted particles, and this trend is magnified as the pressure increases. As a consequence, the stream velocity in the direction of surface normal increases with the increase in the pressure. A mechanism of the phenomenon that a metal with a lower sublimation energy shows a broader angular distribution of emitted particles is presented. It is suggested that low density of evaporated layer of a metal with a low sublimation energy at its melting point decreases the number of collisions in the layer, leading to the low stream velocity in the direction of surface normal, which results in the broader deposition profile of the emitted particles.     

超短脉冲激光与乙醇微滴相互作用中超热电子的双叶状角分布

测量了聚焦光强为1016W/cm2的超短脉冲激光与乙醇微滴相互作用中产生的能量大于50?keV的超热电子的角分布和电子能谱.观察到的超热电子角分布明显依赖于激光的偏振特性，在与激光偏振平面平行的平面上超热电子相对于激光入射方向呈对称的双叶状分布.超热电子的能谱显示超热电子的最大能量大于750?keV.以上超热电子的角分布可用一个基于共振吸收机制的模型加以解释. 关键词： 超短脉冲激光 超热电子 微滴 共振吸收     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

 用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

Vacuum heating of solid target irradiated by femtosecond laser pulses

The interaction of femtosecond laser pulses with solid targets was studied through experiments and particle-in-cell (PIC) simulations. It is proved that the vacuum heating and the inverse bremsstralung process are the main mechanisms of the laser pulse absorption under such conditions. The distribution of hot electrons and that of X-ray are found to have double-temperature structure, which is confirmed by PIC simulations. While the lower temperature is attributed to the resonant absorption, the higher one, however, is caused by the laser-induced electric field in the target normal direction. The time-integrated spectra ofthe reflected laser pulse shows that the mechanism of electron acceleration is determined by the plasma density profile.     

fs激光在靶背表面产生的质子束成丝

 介绍了利用3TW/60fs钛宝石超短超强激光与20μm铜薄膜靶相互作用的实验。实验观测到质子束的角分布随激光功率密度有所变化。在较高的功率密度（～1×10¹⁸ W/cm²）时，观测到环状的质子束分布，发散角较大。在较低的激光功率密度（～2×10¹⁷ W/cm²）时，质子束发散角减小，质子束出现成丝现象。质子束的角分布实际上反映了从靶前输运到靶背的超热电子电流横向分布。在输运过程中，由于Weibel不稳定性会使超热电子电流出现空心化并最后破裂成丝。     

线偏振激光场中原子的多光子电离的光电子角分布研究

非微扰量子电动力学的发展使我们可以利用精确的波函数和非微扰的散射理论来研究多光子电离问题.文章作者及其合作者发展了光电子角分布的处理方法,利用复合相位Bessel函数来表征光电子的跃迁几率幅,将光电子的角分布与复合相位Bessel函数直接联系起来.研究发现,复合相位Bessel函数的性质决定了光电子角分布的主要特点及其随激光强度、频率以及光电子能量的演化.该理论不但证实了实验上已经观测到的各种光电子角分布,而且还预言了实验上尚未观测到的光电子角分布,确立了光电子角分布的标度定律.     

Angular distribution of protons emitted from the hydrogen plasma focus

Angular distribution of emitted protons was measured. The protons were detected with NTD LR-115 placed at the specially constructed semi-spherical holder, which contains 17 different pinhole cameras. The mechanism of proton acceleration and emission are studied theoretically and experimental results are compared with theoretical predictions.     

超强飞秒激光与固体靶产生的超热电子加热机制

 在SILEX-1激光器上测量了超强飞秒激光与Ta靶相互作用产生的出射超热电子能谱及角分布,研究了出射超热电子加热机制。激光脉宽为 30 fs,激光功率密度为8.5×10¹⁸ W/cm²。靶前法线方向超热电子温度为550 keV。从实验结果可知：共振吸收是靶前法线方向超热电子主要加热机制,这与靶前存在大密度标长预等离子体的实验条件吻合。靶厚为6～50 μm时,靶后超热电子沿法线方向出射;靶厚为2 mm时,该发射峰消失。