用声学诊断方法测量激光等离子体通道的长度与电子密度

用声学诊断方法对超短脉冲强激光在空气中传输形成的等离子体通道进行了测量，根据通道不同位置的声音信号，得到了通道的长度和通道内电子密度等信息. 关键词： 声学测量 等离子体通道     

空气中激光等离子体通道的荧光探测和声学诊断两种方法的比较实验研究

使用荧光探测和声学诊断两种方法，对超强飞秒激光脉冲在空气中传输形成的等离子体通道同时进行了测量.两种方法都很好地反映了等离子体通道的演化过程.对两种方法的比较研究发现，声学诊断相对于荧光探测方法来说，具有较高的灵敏度和空间分辨能力，实验装置也更简单，更适宜于等离子体通道的常规测量. 关键词： 强飞秒激光等离子体通道 荧光探测 声学诊断     

等离子体通道的声学诊断方法

超短脉冲强激光在空气中传输可以形成很长的等离子体通道，目前对这种等离子体通道有许多诊断方法，文章介绍了一种十分简易但很有效的方法——声学测量方法．该方法可以根据通道不同位置的声音信号，测量通道的长度和通道内电子密度等一些参数，具有其他传统诊断方法无可比拟的优越性．     

Interaction of light filaments in air

This paper analytically investigates the interaction of light filaments generated by a femtosecond laser beam in air. It obtains the Hamiltonian of a total laser field and interaction force between two filaments with different phase shifts and crossing angles. The property of the interaction force, which leads the attraction or repulsion of filaments, is basically dependent on the phase shift between filaments. The crossing angle between two filaments can only determine the magnitude of the interaction force, but does not change the property of the force.     

Microwave diagnostics of ultracold neutral plasma

The microwave method is suggested to diagnose the ultracold neutral plasma. Based on the calculations of the dipole radiation, we derive the microwave scattering cross section of the ultracold neutral plasma, and microwave power scattered by the ultracold plasma is calculated as a function of time. The scattering cross section is nearly ¹⁰−11 m².     

瞬变等离子体微波诊断初步研究

采用微波诊断技术对气压300 Pa,S波段HPM条件下形成的低温、弱电离、非均匀和强碰撞大气等离子体特性参数开展了初步诊断研究。获取了9~15 GHz连续波穿过HPM等离子体区域的透射波形,并对波形进行了归一化处理;通过不同频率微波的透射特性,假设等离子体电子数密度分布呈Epstein分布,分析了可能的电子数密度最大值。该研究成果的获取为HPM大气等离子体在隐身、阻断信息链等方面的应用提供了重要的技术支撑。     

The critical laser intensity of self-guided light filaments in air

The critical intensity inside plasma filaments generated in air by high-power, ultra-short laser pulses is estimated analytically and compared to recent experimental data. The result, I_crit≈4×10¹³ W/cm², is highly relevant for atmospheric applications. Received 18 August 2000 / Published online: 8 November 2000     

25kW氩壁稳电弧离子体LTE性的光谱学实验研究

本文利用光谱学诊断方法对25kW氩壁稳电弧等离子体的LTE性进行了实验研究.结果发现在实验条件下等离子体至少是PLTE的,压力高于0.05MPa、电流大于50A时,基本上是LTE的,谱线半宽度与等离子状态无关,只取决于电子密度.     

Advanced targets,diagnostics and applications of laser-generated plasmas

High-intensity sub-nanosecond-pulsed lasers irradiating thin targets in vacuum permit generation of electrons and ion acceleration and high photon yield emission in non-equilibrium plasmas. At intensities higher than 10¹⁵?W/cm² thin foils can be irradiated in the target-normal sheath acceleration regime driving ion acceleration in the forward direction above 1?MeV per charge state. The distributions of emitted ions in terms of energy, charge state and angular emission are controlled by laser parameters, irradiation conditions, target geometry and composition. Advanced targets can be employed to increase the laser absorption in thin foils and to enhance the energy and the yield of the ion acceleration process. Semiconductor detectors, Thomson parabola spectrometer and streak camera can be employed as online plasma diagnostics to monitor the plasma parameters, shot by shot. Some applications in the field of the multiple ion implantation, hadrontherapy and nuclear physics are reported.     

空气中飞秒激光等离子体荧光辐射光谱研究

系统地研究了不同聚焦条件下飞秒激光空气等离子体的荧光辐射特性以及空间演化情况.在紧聚焦情况下,由于焦点附近比较高的激光强度以及比较高的电子密度,辐射光谱表现为连续谱和线状原子光谱的叠加.在弱聚焦情况下,辐射光谱主要由很多分子线谱组成,而没有观测到连续谱的产生.还研究了光谱谱线强度随激光传输距离的演化情况,结果显示,光谱谱线的强度变化在一定程度上间接反映了等离子体细丝的演化情况.     

X射线激光在稠密等离子体诊断中的应用

X射线波段的相干辐射——X射线激光,由于其短波长、高强度、强相干等独特的优点,已经成为诊断稠密等离子体状态的一种工具.文章结合相应的应用演示实验对此进行了简要的描述,介绍了诊断的原理、X射线激光的获得,以及偏折法和干涉法诊断的实验及其结果.     

110 GHz微波电离大气产生等离子体过程的理论研究

将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,对110 GHz微波电离大气产生等离子体的过程进行了理论研究. 研究发现:在高气压下等离子体成丝状;中等气压下等离子体先成丝状,在向微波源移动的过程中逐渐向连续的等离子体区域过渡;低气压下电离产生连续的等离子体区域. 不同气压下等离子体区域都向微波源方向移动. 初始电子数密度分布只影响放电初始阶段的等离子体区域形状,不会影响成丝与否. 等离子体区域在垂直于电场方向和平行于电场方向的移动规律不同. 当电场平行于计算平面时,由于沿着电场方向等离子体两端存在强场区,等离子体区域被拉长,在较低的气压下会出现等离子体丝阵. 关键词： 110 GHz微波 大气电离 等离子体丝阵     

Acousto-optical diagnostics of Gulyaev-Bleustein waves under Fresnel reflection conditions

Diffraction of light by ultrasonic Gulyaev-Bleustein waves is studied under Fresnel reflection conditions. It is shown that Gulyaev-Bleustein waves propagating in GaAs-AlGaAs structures can be detected by acousto-optic methods under conditions for Fresnel reflection of diffracted waves. It has been established that the considered structures are promising for design of multichannel acousto-optical deflectors and modulators. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 75, No. 4, pp. 583–587, July–August, 2008.     

空气中激光等离子体通道导电性能的研究

超强飞秒激光在大气中传输时，可以形成很长的等离子体通道.对通道电阻率和测量电极与等离子体通道间的接触电阻进行了测量，并对影响等离子体通道电阻率的主要因素进行了研究分析.提出减小等离子体通道电阻的方案. 关键词： 等离子体通道 电阻率 接触电阻     

Langmuir双探针诊断Ne辉光放电管电子密度

应用Langmuir双探针诊断理论,对充有氖气的石英放电管中的辉光放电等离子体进行了诊断,通过实验测得伏安特性曲线,计算得出电子温度和电子密度,讨论了等离子体的宏观参量与电子温度和电子密度的关系.采用直径为0.1 mm的探针对等离子体进行诊断,不仅减小了对所测等离子体区域的扰动,而且减小了读取伏安特性曲线所带来的误差.     

CFETR微波诊断预研与设计进展

针对最新的中国聚变工程实验堆(CFETR)零维物理设计参数，对微波诊断进行了研究以及设计工作。为了能够得到完整的密度分布，微波反射计需要同时在高场侧和低场侧进行测量，并采用寻常模以及左旋和右旋非寻常模结合的方式。电子回旋辐射一次谐频的寻常模用来测量芯部电子温度分布，而二次谐频的非寻常模测量能提供边缘温度分布。为了验证新技术在CFETR 上的可用性，EAST 装置上发展了基于频率选择表面的多波段耦合器，为CFETR 的多波段耦合的技术需求提供了可行的预研解决方案。     

Enhanced laser-induced plasma channels in air

Plasma is a significant medium in high-energy density physics since it can hardly be damaged. For some applications such as plasma based backward Raman amplification(BRA), uniform high-density and large-scale plasma channels are required. In the previous experiment, the plasma transverse diameter and density are 50–200 μm and 1–2 × 10~(19)cm~(-3),here we enhance them to 0.8 mm and 8 × 10~(19)cm~(-3), respectively. Moreover, the gradient plasma is investigated in our experiment. A proper plasma gradient can be obtained with suitable pulse energy and delay. The experimental results are useful for plasma physics and nonlinear optics.     

真空断路器弧后残余等离子体的探针诊断方法

真空断路器开断过程中弧后残余等离子体是表征其开断性能的重要参量。基于探针电子饱和区域工作原理,提出了一种真空电弧弧后残余等离子体电子密度测量方法,分析了其结构和工作原理。设计了探针诊断系统的探针结构和控制系统,基于可拆卸真空腔体进行了残余等离子体电子密度的单探针测量实验,采用高速相机观测电弧发展演变过程,研究了电流大小、触头结构等参数对残余等离子体衰减过程的影响。通过前人其他诊断方法对比验证了该测量方法的有效性,为后续真空断路器弧后微观特性研究提供了一种低成本、有效的诊断方法。     

飞秒光丝中等离子体密度时间演化特征

采用能够较为清晰、完整描述强飞秒激光等离子体通道内带电粒子产生过程及其演化的物理模型,进一步研究了飞秒光丝中等离子体密度的时间演化特征。计算结果表明：对于不同时间线型的脉冲,在等离子体通道形成过程中,氧气分子的电离贡献率及氮气分子的贡献率明显不同,不同线型的脉冲对高效维持高密度等离子体的寿命具有较大的影响。有效控制成丝脉冲线型能够达到对等离子体通道的高效利用。长脉冲、短波长虽能够获得较高密度等离子体通道,但其存活寿命却完全受限于通道的后期演化。