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。     

软X射线区粒子数反转的间接证据

10¹¹W(100ps脉宽)钕玻璃大功率激光聚焦轰击带铜冷阱的镁靶,观察到镁的类氦离子在主量子数n=4,3之间粒子数反转的间接证据,对应的波长为154.6,在激光等离子体为冕模型的条件下,不计辐射自吸收时N₄=2.8N₃,计入自吸收后,N₄=2.2N₃,△N=2.7×10¹³/cm³,g=0.26cm^-1。     

年青恒星形成区ON1的物理特征

本文给出了波长1.3cm和2cm上,恒星形成区ON1的VLA连续辐射射电图。用壳模型计算获得氢Ⅱ区的电子数密度大约为10⁴/cm³量级,整个氢Ⅱ区的总质量为10^-3太阳质量,电离气体的中心很可能是一颗非常年青的B类恒星。详细分析了壳型氢Ⅱ区辐射的谱形态,并导出一组从谱分析获得氢Ⅱ区物理参量的方程。对于ON1,热星风扫积而成的壳层大约为0.005pc,电子数密度随径向分布的幂指数为2.6,壳层中的平均电子数密度为10⁴/cm³。我们认为对于那些不能分辨而又有壳型结构的氢Ⅱ区,谱分析可能是获得源结构讯息和物理性质的有效途径。     

云南宇宙射线站奇特事例的再分析

1972年云南宇宙射线站观测到的奇特事例有可能是1个高能重粒子和核子碰撞,产生3个带电粒子,其中有1个带单位正电荷的长寿命重粒子C⁺,如果碰撞后没有未被记录到的中性粒子,则C⁺的性质为:质量M₊>43GeV;寿命i>0.406×10^-9s.如果它不稳定,则应可以通过弱相互作用衰变到一个比它略轻的重中粒子C⁰和1对轻子,C⁺和C⁰的质量差小于0.270GeV.这个奇特事例可能来自冷暗物质宇宙线粒子和核子的碰撞.     

“双靶对接”高增益类Ne锗软X光激光实验研究

本文采用新颖的“双靶对接”技术,利用强度～1.2×10¹³W/cm²,波长1.053μm,脉宽～1ns的两路激光线聚焦辐照平面厚锗双靶,观察到波长为19.6,23.2,23.6,24.7和28.6nm的5根类Ne锗3p-3s跃迁谱线的放大。波长为23.2和23.6nm的谱线,增益长度积GL的值均超过13。对X光激光发射的发散角、折射角及时间特性等,也进行了实验现察,为深入了解X光激光的产生和传播,提供了有意义的信息。     

阶梯量子阱子带跃迁二次谐波产生的研究

本文理论上利用二能级近似下的传递矩阵法,给出了GaAs/Al_xGa_1-xAs二阶非线性光学系数X_2ω⁽²⁾的解析表达式,通过数值计算,设计了具有较大X_2ω⁽²⁾的阶梯多量子阱(SMQW)结构,其特点是单共振泵浦,实验上验证了该结构确实具有比体材料大3个量级的X_2ω⁽²⁾值,为了提高二次谐波(SHG)的转换效率,我们分别设计了两种新型的实验方案,分别使SHG转换效率较Brewster角入射下大10倍和100倍。     

O5+离子与He原子碰撞引起的可见光发射

用光学方法测量了O⁵⁺离子(4.06～5.31 kev·amu^-1)与He原子碰撞引起的200～800nm波长范围的可见光发射谱。分析表明,在O⁵⁺与He碰撞中存在着入射离子的单电子俘获激发和双电子俘获激发以及靶原子直接激发过程,并且有较高nl态间的跃迁。经计算得到了各发射谱线的绝对发射截面,并探讨了这些发射截面与入射离子能量之间的依赖关系。     

自起振被动锁模掺Er3+光纤环形腔孤子激光器的实验研究 *

讨论了自起振掺Er³⁺光纤环形腔激光器产生飞秒光脉冲的机制及实验研究结果 .采用976nm半导体激光作为泵浦源 ,利用光纤的非线性偏振旋转效应 ,在掺Er³⁺光纤环形腔激光器中产生可饱和吸收体从而产生自幅度调制锁模机制 ,得到了完全自起振、稳定的锁模光脉冲 .输出最短光脉冲宽度 269 fs ,中心波长1.531 μm ,脉冲重复率21.37MHz ,激光器两个输出端输出的平均功率分别为0.25mW和0.08mW ,最低维持稳定锁模的阈值泵浦功率15mW .在高功率泵浦下 ,光纤激光器产生了稳定的高阶谐波锁模光脉冲 ,还研究了不同腔长、不同泵浦激光功率下锁模光脉冲宽度的变化等 .     

在J／Ψ粒子辐射衰变中寻找JPC等于偶++胶球

对于质量介于 1 .2和 2 .9GeV之间的I =0 ,J^PC等于偶⁺⁺ 无味强子 ,基于粒子衰变到两个赝标介子的衰变宽度和各衰变道的分支比的普遍分析 ,给出判别这粒子是介子还是胶球的两组判别式 .判断已知的I=0 ,J^PC=2 ⁺⁺,f₂ (1 5 2 5 )是一个典型的介子 .讨论了判断新的I=0 ,J^PC等于偶⁺⁺ 无味强子的方法     

交变电场辅助的微波CVD金刚石成核研究

报道了一种新的适用于在绝缘衬底上生长金刚石薄膜的方法,利用在直流电压上叠加交流成分,作为微波等离子体的电场偏置,成功地在SiO₂衬底上首次实现了>10⁸cm^-2的金刚石成核.实验结果表明,金刚石薄膜的成核密度与偏压中交流信号的频率和幅度以及直流信号的幅度存在密切的关系.     

耀斑日珥中扭紧磁力线的松转

本文分析了一个典型的扭转磁绳状耀斑日珥。给出了磁力线松转过程中无力因子随时间的变化,最短的时间间隔为70s。导出并讨论了转松过程中系统的轴向电流(～10¹¹A)、释能速率和可供粒子加速的感应电动势等参量。     

激光等离子体慢离子发射波形的双峰结构

本文采用1—3J,150ps宽频带与窄频带N_d玻璃激光辐照平面铝靶,靶面功率密度1—3×10¹⁴W/cm²。当用窄频带激光打靶时,入射方向与靶面法线成24°,偏振在入射平面(即P偏振)在靶面法线方向放置Faraday筒,则观察到慢离子发射波形的双峰结构。如入射光的偏振改为垂直于入射平面(即S偏振),仍然有双峰结构,与P偏振略有差别;如入射光方向垂直于靶面,Faraday筒放置在偏下与靶面法线成30°位置,则双峰结构很不明显。若用宽频带激光进行同样试验,则双峰结构很不明显,文章分析了上述现象的物理机制,并用二组分等离子体绝热膨胀模型,计算了离子发射波形,与实验比较基本相符。     

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) .     

BaTiO3微波合成的反应机理研究

BaTiO₃的微波合成在中间相、产物形貌、颗粒上元素浓度等方面与常规合成均不相同,从实验上说明了微波合成中有非热效应的存在。在微波场中Ba^2+,Ti⁴⁺的扩散都得到很大的增强,由常规合成中基本为Ba²⁺扩散转化为Ba^2+,Ti⁴⁺相互扩散,尽管仍然是以Ba²⁺扩散为主,但Ti⁴⁺的扩散不能忽略。微波合成反应中扩散过程的增强作用主要表现在对扩散系数指前因子及扩散推动力的影响。微波合成过程中没有Ba₂TiO₄中间相的出现,与常规合成有较大的差别,反应的动力学过程分析表明该反应符合Carter方程。在X射线衍射定量分析结果基础上计算微波合成BaTiO₃表观反应活化能为42.26kj/mol,仅为常规反应的1/5。     

日球磁参数与太阳活动

本文从统计分析的角度讨论了太阳活动对日球参数的影响。 得到的重要结果是:包括磁场在内的一些参数的组合,即磁参数,是衡量、区分或识别不同太阳现象对日球影响的特征物理量。其中磁压热压比μ_p既是衡量太阳黑子活动,尤其是区分强耀斑活动影响,也是识别太阳活动极大年后,冕洞稳定高速流区在太阳活动上升及极大年的前兆的特征物理量。磁声波速C_as在太阳活动周不同位相,具有相当稳定的双峰日面经度分布,高磁声波速是太阳活动上升及极大年强磁场流区和极大年后稳定高速流区的共同特征。其他磁参数,如阿尔文波速C_a,磁压动能密度比μ_k以及总压力动能密度比π_k^*也都在一定程度上反映上述特性。     

Si1-xGex/Si量子阱价带子带间跃迁的偏振特性及Kerr效应的研究

首先用Fourier红外吸收谱对p型掺杂的Si_0.75Ge_0.25/Si量子阱价带子带间跃迁的偏振特性进行了研究。实验表明TE和TM偏振光均能激发价带子带间跃迁,并在HH₁→HH₂跃迁中观察到很强的二向色性。同时分别在45°及垂直入射的情况下,对加有直流电场的样品进行Fourier红外电致吸收测量,首次得到样品在不同直流电场下吸收系数变化谱和折射率变化的电场依赖关系(Kerr效应)。在外电场作用下测得的较大△n(∝E²)及子带间跃迁的偏振特性表明,SiGe/Si半导体量子阱材料在焦平面阵式布列的集成线路及光电器件等应用方面具有潜在优势。     

用Coulomb爆炸实测4HeD＋的键长

用1.468 0 MeV ⁴HeD^＋在超薄无衬碳膜中的Coulomb爆炸,获得⁴HeD^＋的键长实测值为(0.097±0.003)nm.讨论了⁴HeD^＋的形成机理.介绍了⁴HeD^＋原始束中D₃＋污染的降低,及产物⁴HeD^＋＋和D^＋高分辨能谱测量中的粒子鉴别方法等.     

激光烧蚀La-Ca-Mn-O反应产物的角分辨和时间分辨质谱研究

研究了 5 32nm脉冲激光烧蚀La₂-O₃-CaO-MnO₂ 混合氧化物的反应 .在较高的激光能量密度下 ,烧蚀反应生成了高平动能的La ,Ca和Mn的离子、原子以及多种不同价态的金属氧化物 .由时间分辨质谱测得的飞行时间谱可用带质心速度的Maxwell-Boltzmann分布拟合 ,并由此得出Mn⁺离子的最可几平动能为 6 34eV ,Mn原子的最可几平动能为 0 .43eV .对烧蚀产物的角分布测定表明 ,Mn⁺离子的角分布可用cosⁿθ描述 ,而Mn原子的角分布遵循acosθ + ( 1 -a)cosⁿθ公式 .同时 ,对La-Ca-Mn-O的激光烧蚀反应机理进行了讨论 .     

输出2TW/45fs的掺钛蓝宝石超短脉冲强激光系统

建立了一套基于啁啾脉冲放大技术,输出峰值功率达到2.8TW的掺钛蓝宝石激光系统。压缩脉冲的中心波长为785nm,能量为120mJ,脉冲宽度43.3fs,能量稳定性±5%,输出的光束质量M~2<1.5,脉冲重复频率10Hz,运转稳定可靠。整套激光系统实现了小型化,占用的光学平台不足10m²。     

多光束共振光压作用下钠原子束的偏转

本文报道了多光束共振光压作用下钠原子束偏转的实验研究结果。文中提出了用多光束与原子束相互作用以增大原子束的偏转量,并可大大降低对激光功率的要求。用一台染料激光器照射钠原子束得到1×10^-2rad的偏转角,偏转距离约7.2mm,并用激光诱导原子束荧光的方法检测原子束的偏转。