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.     

1.06μm激光辐照金盘靶的软X光转换

在１．０６μｍ激光辐照金盘靶实验中，利用坪响应Ｘ光二级管探测器测量了软Ｘ光能量（０．１－１．５ｋｅＶ）角分布，得到了软Ｘ光转换效率。实验条件：激光波长λＬ＝１．０６μｍ，ＥＬ＝６０－５００Ｊ，τｐｍ≈８００ｐｓ，ｆ／１．７，ＩＬ＝１０＾１＾３－１０＾１＾４Ｗ／ｃｍ＾２。实验结果表明：软Ｘ光能量角分粗略呈α＋ｂｃｏｓθ分布，软Ｘ光转换效率随激光强度的增加而降低。当靶面激光焦斑直径２３５μｍ，激光强度     

增益与吸收对X光激光传播放大的影响

在光沿直线传播的假设下，研究了Ｘ光激光在等离子体中的传播与放大。对类氢炭等离子体，除非光线不断通过强吸收区，增益曲线的吸收部分不会严重影响Ｘ光激光的输出能量。     

类锂硅离子软X射线激光研究

在激光等离子体典型参数条件下，利用碰撞－辐模型计算了类锂硅离子５ｆ－３ｄ和４ｆ－３ｄ跃的粒子数反转比率和激光增益系数。讨论了不同热带条件和不同冷却速度下，激光增益系统数的变化。计算结果表明，高功率，短脉冲激光生产的高温等离子体在快速冷却条件下能产生软Ｘ射的线激光增益。     

激光产生等离子体辐射X射线特性研究

本文报导激光等离子体辐射Ｘ射线的测量方法和结果。在“星光”装置上,用１．６μｍ激光辐照Ｎａ／Ｆ和铜靶。用平晶谱仪测量等离子体辐射Ｘ射线绝对强度,并研究了辐射Ｘ射线强度与入射激光功率密度的关系,测量了靶前后辐射强度之比,为光电离机制的Ｘ光激光研究提供了较重要的数据。     

0．53μm激光与等离子体相互作用实验研究

利用神光－Ⅰ激光装置的南路光束经ＫＤＰ晶体倍频后的０．５３μｍ激光与金盘靶相互作用，重点研究了吸收、Ｘ光转换、ＳＲＳ、超热电子和离子发射行为。结果表明，采用短波长激光，吸收和Ｘ－光转换率明显提高。     

电子束泵浦KrF激光放大器增益与吸收的测量

为研制百焦耳级ＫｒＦ激光放大器，发展ＭＯＰＡ系统，我们用自探测法在百焦耳级电子束泵浦ＫｒＦ激光装置上进行了激光放大器的增益与吸收的测量。泵浦率约为０．６７ＭＷ／ｃｍ￣２，激光介质为８９．６％Ａｒ：１０％Ｋｒ：０．４％Ｆ＿２的混合气体，总气压０．２５ＭＰａ，实验测得激光放大器的小信号增益系数ｇ＿０＝６．６％ｃｍ￣（－１）、非饱和吸收系数α＿ｎ＝０．９３％ｃｍ￣（－１）、饱和光强Ｉ＿ｓ＝２．５ＭＷ／ｃｍ￣２。     

0.35μm激光—铝靶X射线转换效率测量和简化模型

利用“星Ⅱ”０．３５μｍ激光辐照铝靶，得到了对于不同激光功率密度亚千Ｘ光转换效率，并提出了一个简化理论模型，来解释０．３５μｍ激光辐照铝靶Ｘ光转换效率。在这个模型中，由于热传损失激光能量，因此对于低功率密度激光，Ｘ光转换效率较低，同时对于高密度激光，由于等离子体喷射损失激光能量，因此转换效率也较低。     

低泵浦能X射线激光实验观测

采用减小焦线宽度，以使低能泵浦功率密度达到适当值的方法，在“星光”装置上开展了碰撞激发机制Ｘ射线激光实验。在泵浦能量约１３０～１８０Ｊ，焦线宽约８０μｍ，靶面功率密度约１０ＴＷ／ｃｍ￣２条件下，观察到了类Ｎｅ锗２３．２ｎｍ，２３．６ｎｍ，２８．６ｎｍ三条激光线。对有可能实现单色Ｘ射线激光的元素Ｚｎ，仅观察到类Ｎｅ锌２６．２ｎｍ，２６．７ｎｍ两条激光线。     

复合阶段激光吸收区等离子体的欧拉空间特性

对利用电子传热区与激光吸收区复合机制产生Ｘ光激光的情况进行了比较．研究了激光吸收区等离子体在欧拉空间中的特性，并估计了最佳激光沉积能量，激光吸收区质量．     

堆泵浦^3He—Ar—Xe体系的激光原理性实验

介绍了在ＣＦＢＲ－Ⅱ脉冲堆上进行的￣３Ｈｅ─Ａｒ─Ｘｅ体系的激光演示实验。当热中子注量率６×１０￣（１４）／ｃｍ￣２·ｓ，气体组配￣３Ｈｅ：Ａｒ：Ｘｅ＝３４．７：３４．７：０．２６７（ｋＰａ）时，获得波长λ＝１．７３μｍ、脉宽（ＦＷＨＭ）平均值７３８μｓ、峰值功率为毫瓦级的激光输出。同时对测得的光信号及其特性进行了分析。     

水窗波段附近激光等离子体X光辐射产生的途径

讨论了利用激光等离子体产生水窗波段Ｘ光辐射的可能途径。靶材，即原子序数的选取是决定产生这一波段辐射的基本因素，利用激光等离子体的平衡态和非平衡态特性都可在水窗波段产生亮度Ｘ光辐射，提出利用黑体辐射来实现水窗波段Ｘ光显微成像研究的方案。     

X射线激光介质中的原子动力过程

Ｘ射线激光的研究是目前的一个重要的课题．它的实现将对基础研究和实际应用有着重大的影响．实现Ｘ射线激光的一个关键是如何提高增益系数．本文着重讨论Ｘ射线激光介质中的微观原子过程以及我们最近的软Ｘ射线条纹相机诊断实验．     

X光激光行波放大实验对接技术

根据实验要求增加了辅助靶架绕Ｙ、Ｚ轴的旋转功能及小靶室靶组绕Ｘ轴电动旋转功能，使得靶组相对位置现场精密可调；同时改进了原来的焦线对接检测方法，使相距１ｍ的两条长约３０ｍｍ的焦线在ＹＺ平面内夹角小于０．２ｍｒａｄ，以保证Ｘ光激光在两段增益区顺利传输放大，为寻找高亮度小发散角Ｘ光激光输出匹配条件打下基础。     

激光腔靶辐射时间特性研究

介绍了激光加热腔靶辐射时间特性研究。实验采用滤长为１．０５３μｍ，能量为３０－７５０Ｊ，脉宽为６００－１１００ｐｓ的高斯型激光脉冲，辐照柱型腔靶，用两台具有一定和时间分辨的亚千Ｘ射线能谱仪，分别观察激光入射口和Ｘ光输运口的辐射时间特性，实验结果给出了腔靶源区发射Ｘ光时间过程及其与发射口面积，形状，发射能区等的关系。     

用波动光学研究X射线激光传播与放大过程

采用放大自发辐射模型，利用快速傅里叶变换解傍轴波动方程，考虑衍射，折射和增益饱和，编制了Ｘ射线激光在多靶中传播与放大的波动光学和程序ＸＷＡＶＥ，给出了Ｘ射线激光的空间分布，角分布和空间相干性的结果。计算结果与多靶实验所给出的增益系数和发射角结果相符合。     

短脉冲驱动下膨胀冷却等离子体中软X射线激光研究

在解析求解等离子体流体力学方程组的基础上，数值求解了以ＭｇＸＩ为主体的等离子体能级占据数速率方程，进而给出了短脉冲驱动下膨胀冷却等离子体中ＭｇＸＩｌｓ３ｄ－ｌｓ４ｆ激光跃迁增益系数的时空分布，讨论了泵浦激光脉冲宽度对增益的影响。 关键词：     

XeCl激光泵浦S2分子获得紫外激光振荡

本文报道利用ＸｅＣｌ准分子激光（３０８．１ｎｍ）横向泵浦硫双原子分子激光器，在近紫外谱区（３３０．９～３９０．０ｎｍ）的六条谱带上获得激光振荡。计算并测量了Ｓ２分子的吸收系数及小信号增益系数，从而确定了最佳泵浦波长。     

金箔靶背侧X光辐射的实验研究

利用星光Ⅱ激光装置钕玻璃三倍频激光辐照金箔靶，实验研究了金箔靶背侧发射的Ｘ光能谱，时间过程和秀过激光能量。结果表明：金箔背侧发的Ｘ光可以作为一种较干净的强Ｘ光射源。     

电子束泵浦KrF激光放大器增益与吸收的测量

为研制百焦耳级ＫｒＦ激光放大器，发展ＭＯＰＡ系统，我们用自探测法在百焦耳级电子束泵浦ＫｒＦ激光装置上进行了激光放大器的增益与吸收的测量。泵浦率约为０．６７ＭＷ／ｃｍ￣２，激光介质为８９．６％Ａｒ：１０％Ｋｒ：０．４％Ｆ＿２的混合气体，总气压０．２５ＭＰａ，实验测得激光放大器的小信号增益系数ｇ＿０＝６．６％ｃｍ￣（－１）、非饱和吸收系数α＿ｎ＝０．９３％ｃｍ￣（－１）、饱和光强Ｉ＿ｓ＝２．５ＭＷ／ｃｍ￣２。