超强脉冲激光辐照固体靶背表面的渡越辐射

在超强脉冲激光与固体靶相互作用中,利用光学CCD相机和光学多道分析仪,分别在固体薄膜靶背表面法线方向测量了渡越辐射（TR）积分成像图案和光谱。测量结果显示：TR空间分布图案呈圆环状,而辐射区域有发散角和光强分布;TR光谱在800 nm附近出现尖峰,是激光的基频波,这一现象归因于超热电子束在输运的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射;如果考虑超热电子的产生和加热机制,共振吸收和真空加热对超热电子都有贡献,其中占主导地位的加热机制则是共振吸收对电子的加热。     

飞秒激光-固体靶相互作用中渡越辐射的测量

为了探索超热电子的加热机制,利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪,分别在靶背法线方向测量了光学渡越辐射（OTR）积分成像图案和光谱。实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行,飞秒激光与铜膜靶作用后,靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD或OMA谱仪的狭缝上。测得的积分成像图案呈圆环状,光斑形成区域直径约为225 μm,在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号,该现象表明,超热电子在传输的过程中存在成丝效应,其分布也不均匀。光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰,在400 nm（2ω0）附近出现的尖峰应归因于v×B加热机制产生的超热电子引起的相干渡越辐射（CTR）。     

飞秒激光-固体靶相互作用中渡越辐射的测量

 为了探索超热电子的加热机制，利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪，分别在靶背法线方向测量了光学渡越辐射（OTR）积分成像图案和光谱。实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行，飞秒激光与铜膜靶作用后，靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD或OMA谱仪的狭缝上。测得的积分成像图案呈圆环状，光斑形成区域直径约为225 μm，在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号，该现象表明，超热电子在传输的过程中存在成丝效应，其分布也不均匀。光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰，在400 nm（2ω0）附近出现的尖峰应归因于v×B加热机制产生的超热电子引起的相干渡越辐射（CTR）。     

超热电子产生的靶后相干渡越辐射光谱实验研究

利用OMA光学多道分析仪测量了激光与薄膜靶相互作用中产生的辐射光谱，在靶后观察到红移的二次谐波发射. 这种二次谐波是v×B加热产生的、具有微脉冲结构的超热电子束在等离子体-真空边界产生的相干渡越辐射(CTR). 随着激光能量的增大，红移峰向长波方向移动，光谱同时发生展宽. 分析认为，等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波红移的主要原因. 随着预脉冲能量的增大，临界面膨胀速度增大，导致了发射峰更大的红移. 实验还测量了靶面法线方向的辐射光谱，观察到基频辐射的红移和展宽. CTR为诊断临界面的运动方向和速度提供了一种新的方法. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 超短超强激光 等离子体相互作用     

飞秒超强激光驱动太赫兹辐射特性的实验研究

强太赫兹源是太赫兹科学技术发展的关键,其中大能量强场太赫兹脉冲源在超快物态调控、新型电子加速器等领域具有重要的应用前景.超快超强激光与等离子体相互作用是近年来发展起来的一种新型的强场太赫兹辐射产生途径.本文报道了利用超强飞秒激光脉冲与金属薄膜靶作用产生太赫兹辐射的实验结果,研究了激光能量和离焦量对靶后太赫兹辐射能量的影响,并通过监测激光背向散射光谱,定性揭示了其变化规律与不同光强下的电子加热机制的相关性.实验表征了太赫兹辐射的频谱、偏振及聚焦光斑情况.测量结果表明,实验产生了脉冲能量达458μJ、聚焦场强高达GV/m量级的超宽带太赫兹辐射,为开展极端太赫兹脉冲与物质相互作用研究提供了一种新的强场太赫兹光源.     

利用渡越辐射研究超热电子在固体靶中的输运过程

为了探索超热电子的输运过程，在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪，分别在靶背表面法线方向测量了光发射空间分布图案和光谱. 实验测量结果显示，光发射空间分布图案呈圆盘状，在圆盘中明亮而强的光信号呈局部化分布，该现象表明，超热电子在输运的过程中存在成丝效应，引起严重的不稳定性；光发射光谱在3倍频和3/2倍频附近出现尖峰，分别是3次谐波和3/2次谐波，这一现象归因于超热电子束在传输的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR)；光发射光强随靶厚度的增加而减小. 关键词： 超热电子 相干渡越辐射 输运 不稳定性     

超短超强激光与固体靶相互作用中背表面光发射的实验研究

从金属箔背表面测量了超热电子穿越固体靶产生的光发射.光发射积分成像图案呈圆环状，在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号确定为光学渡越辐射；光发射光谱在300—500nm之间出现一系列非周期锐利尖峰，在400nm（2ω）附近的尖峰较明显，这个光发射取决于v×B加 热机制产生的超热电子束的微束团引起的相干渡越辐射，(v为电子电度，B为磁场强度)，光 强随靶厚度的增加而减小. 关键词： 超热电子 光发射 光学渡越辐射 v×B加热机制 相干渡越辐射     

超短脉冲激光辐照固体靶背向光发射的测量

利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪,分别在金属箔背表面法线方向测量了光发射的积分成像光谱和散射光光谱。积分成像光谱测量结果显示,光谱呈圆环状,在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号确定为超热电子输运穿越固体靶引起的光学渡越辐射(OTR);散射光光谱测量结果显示,光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰,在400 nm(2ω)附近出现的尖峰归结于v×B加热机制产生的超热电子束中的聚束引起的相干渡越辐射(CTR)。渡越辐射光强随靶厚度的增加而减小。     

渡越辐射的研究

本文对渡越辐射的理论、实验及其应用等方面的情况做了较详细的综述;分析了影响渡越辐射强度的一些不利因素;对进一步改善渡越辐射的质量,提高渡越辐射强度等问题进行了讨论。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

Coherent transition radiation from thin targets irradiated by high intensity laser pulses

A theoretical examination on coherent transition radiations (CTR) from the surface of thin solid density target irradiated by high intensity laser is presented. The theory is extended to consider the expansion dynamics of thin foils. The motion of target surfaces leads to the modulation on the temporal structure of micro bunches in the electron beam as well as the spectrum of CTR. The spectral shifts of radiation are owing to the enhancement of electron bunch separation and the relativistic Doppler effects. The radiation power distribution is strongly affected by the temporal coherence of electron beam structure, so thus the electron temperature and velocity dispersions. With these effects accounted for, the spectral properties of coherent transition radiation can provide insights into the expansion of thin foil targets irradiated by intense laser pulse as well as the fast electron transport through it.     

Study of hot electrons by measurement of optical emission from the rear surface of a metallic foil irradiated with ultraintense laser pulse

Hot electrons and optical emission are measured from the rear surface of a metallic foil. The spectra of the optical emission in the near infrared region have a sharp spike around the wavelength of the incident laser pulse. The optical emission is ascribed to coherent transition radiation due to microbunching in the hot electron beam. It is found that the optical emission closely correlates with the hot electrons accelerated in resonance absorption.     

飞秒激光渡越辐射时间特性的实验研究

为了探索渡越辐射（TR）的时间特性，在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机，在靶背表面法线方向测量了TR时间分辨成像光斑。实验测量结果显示:TR时间分辨成像光斑呈长条状，而辐射区域有发散角、有光强分布。 TR信号强而快，持续时间短，为ps量级，最先到达屏幕上。其他成分光辐射信号弱而慢，持续时间长，为ns量级，最后到达屏幕上。TR的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据。     

飞秒激光与固体靶相互作用中光辐射时间特性的实验研究

为了探索光辐射的时间特性, 在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机, 分别在靶背表面法线方向测量了光辐射的时间积分和时间分辨成像光斑. 实验测量结果显示: 光辐射时间积分成像光斑呈长条状, 而辐射区域有发散角、有光强分布, 包含多种辐射成分; 光辐射的时间分辨成像光斑进一步证明, 渡越辐射(TR) 是信号强而快, 持续时间短, 为皮秒(ps) 量级, 是最先到达屏幕上, 并推算出相应的持续时间为85.5ps. 其他成分光辐射是信号弱而慢, 持续时间长, 为纳秒(ns) 量级, 是最后到达屏幕上. 光辐射的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据.     

Fast electron transport in ultraintense laser pulse interaction with solid targets by rear-side self-radiation diagnostics

We report on rear-side optical self-emission results from ultraintense laser pulse interactions with solid targets. A prompt emission associated with a narrow electron jet has been observed up to aluminum target thicknesses of 400 microm with a typical spreading half-angle of 17 degrees. The quantitative results on the emitted energy are consistent with models where the optical emission is due to transition radiation of electrons reaching the back surface of the target or due to a synchrotron-type radiation of electrons pulled back to the target. These models associated with transport simulation results give an indication of a temperature of a few hundred keV for the fast-electron population.     

Effect of sheath potential on electromagnetic radiation emitted from the rear surface of a metallic foil target

In ultra-intense laser--matter interactions, intense electric fields formed at the rear surface of a foil target may have strong influences on the motion of energetic electrons, and thereby affect the electromagnetic emissions from the rear surface, usually ascribed to transition radiation. Due to the electric fields, transition radiation occurs twice and bremsstrahlung radiation also happens because the electrons will cross the rear surface twice and have large accelerations. In the optic region, transition radiation is dominant. The radiation spectrum depends on the electric field only when the electrons are monochromatic, and becomes independent of the electric field when the electrons have a broadband momentum distribution. Therefore, in an actual experiment, the electric field at the rear surface of a foil could not be studied just with the measurement of optic emissions. In the terahertz region, both bremsstrahlung and transition radiations should be taken into account, and the radiation power could be enhanced in comparison with that without the inclusion of bremsstrahlung radiation. The frequency at which the maximum terahertz radiation appears depends on the electric field.