放电参数对毛细管放电泵浦的软X射线激光的影响

以哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室中的Marx发生器的放电脉冲波形为基础,理论上模拟计算了在不同放电参数下充氩气的毛细管放电产生的等离子体状态和类氖氩离子3p_3s跃迁线的增益系数的时空演变过程。中心模型中,选取内径为3.1 mm 的陶瓷毛细管并充入初始密度为1.07×10-6g·cm-3的氩气,电流脉冲峰值为27.81 kA,脉冲宽度为61.4 ns。改变放电参数进行模拟,结果表明：上升前沿越陡,则增益系数越大,电流脉冲上升时间在20~40 ns,电流峰值在25~40 kA,电流脉冲宽度在50~70 ns范围内,毛细管放电产生的等离子体状态比较理想,可获得较高的增益系数。     

高功率激光诱导光学元件损伤阈值测量的不确定度分析

激光诱导损伤阈值作为一实验参量,对其结果作不确定度分析有利于激光工作者在某个精度范围内获知该参量的信息。从激光损伤和损伤阈值定义出发,分析了基于ISO11254的损伤几率测试法测试激光诱导损伤阈值的不确定度来源,包括激光能量测量、激光光斑有效面积测量、各能量密度处损伤几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合这4个方面。并利用统计学原理和线性拟合等理论对这4个方面引起的不确定度分量及最终测试结果的相对合成不确定度进行了计算。以1 064 nm高反薄膜样品为例,分析表明：损伤几率点的计算和几率图中损伤几率的直线拟合是损伤阈值测试结果不确定度的主要来源,当样品的损伤阈值为7.79 J/cm2时,这两种因素引起的相对不确定度可分别在4%和18%左右,损伤阈值的相对合成不确定度达18.72%。     

激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟

采用有限元方法数值模拟在连续激光辐照下旋转柱壳温度场的变化和分布情况,并分析了热性能参数对温度场造成的影响,同时还比较分析了不同旋转频率对柱壳温度场分布的影响。结果表明,激光作用下旋转柱壳的温升大大低于静止柱壳的温升, 外表面温度呈现出与旋转频率相符的周期性上升过程,而内表面温升由于热传导的原因在较小频率下才表现出这种周期性,当频率增大到一定值时,内表面温升不出现周期性的台阶而是曲线上升。     

冷却储存环主环磁铁的准直测量

采用激光跟踪仪及配套带软件Insight对兰州重离子加速器冷却储存环主环磁铁进行了安装和准直。首先建立全局坐标系,用来确定从源体到实验环各子系统的理论原点的位置;而各个子系统又分别以各自的理论原点为基础建立局部坐标系,用来安装定位本系统内的各个元件;对各个子系统中的每一个元件还采用了元件坐标系。准直测量时,先在每块磁铁上焊接8个测量基准;然后对磁铁上的基准进行测量,以确定其在元件坐标系中的位置;再架设激光跟踪仪,测量主环控制网点,恢复主环局部坐标系,根据元件在主环局部坐标系中的位置及理论坐标,计算出相关的变换参数;转入元件坐标系,采用激光跟踪仪及Insight 软件显示实时测量坐标及其与理论值之差,其精度达到0.15 mm。     

大气压力对激光辐照双层板接触传热的影响

考虑激光辐照下结构变形对双层板接触传热影响可以更真实地反映两板间的传热情况,通过实验和数值模拟分析了大气压力对接触传热的影响。结果表明：大气压力对接触热阻影响非常明显,当大气压力超过一定值后,双层板界面始终接触,后板中心的温升阶段成类抛物形状;当大气压力在某一范围内,大气压力与温度矩产生的靶板挠度相当,接触面时分时合,后板的温升阶段成振荡式类线性增加;当大气压力小于某一特定值时,后板温度有一突跃过程,通过适当的设计有可能观测到该现象。     

晶体级联方式宽带三倍频方案的参数优化

针对时间位相调制的宽带激光,采用分步离散傅里叶变换及四阶龙格－库塔算法进行数值模拟计算。讨论了采用KDP晶体级联方式时,入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率的影响。对采用一块РⅠ类二倍频晶体、一块Ⅱ类和一块Ⅰ类双混频晶体的级联宽带三倍频方式进行了晶体参数的优化。研究结果表明,使用两块级联的KDP晶体作为混频晶体,不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率,还可以显著增大宽带三倍频的动态范围。经优化后,带宽1.11 nm时入射基频光强在3～8 GW/cm2范围内的三倍频转换效率可保持在60％～70％,比采用单倍频单混频方案时增大了30％～40％。     

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程,发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离,从而产生很强的静电场并形成电场势阱,电子在静电场势阱中振荡,被多次加速,使得高速电子被甩出势阱,进而增强电荷分离,然后静电场结构被破坏,静电势能传给电子。在此过程中,电子在此阱中作局域振荡,并且被J×B机制多次加速,激光的能量会有效地传给电子,使电子能量高达10MeV。这是一种新的电子加热机制,称之为局域振荡电子加热机制。     

TP-LIF技术测量甲烷-空气火焰中CO的相对浓度分布

阐述了双光子激光诱导荧光(TP-LIF)技术的原理及线性模型,利用双光子过程激励CO分子B1∑+←←X1∑＋(0,0)带Q支的跃迁(约230 nm),分析了B1∑+→A1Π荧光带的荧光光谱特性,探讨了激光功率密度、激光波长及火焰温度等因素对测量的影响,并给出甲烷-空气火焰在一定燃烧条件下CO分子浓度随火焰位置及高度的变化关系。实验结果表明,利用TP-LIF技术测量CO的浓度分布,其时空分辨率及探测灵敏度都很高。当激光功率密度较强时,TP-LIF信号和激光能量成线性关系,而且由于光电离速率的增强,大大降低了碰撞猝灭速率等环境因素对信号测量造成的影响,该特性对实验标定及定量测量都非常有帮助。     

角锥棱镜激光谐振腔的基本特性

分析了角锥棱镜对光束的相位变换作用,带二面角误差的角锥棱镜可等效于6块光楔的组合,其楔角的大小和方向由二面角误差决定。对在腔内往返传输的光线在镜面上的位置进行了分析,结果表明：3个二面角误差相同且不为零的角锥棱镜构成的谐振腔为约束非稳腔。用Fox-Li迭代法数值模拟得到了不同棱镜二面角误差情况下的谐振模式。模拟结果表明：圆形镜腔情况下基本振荡模式接近于TEM03模的拉盖尔高斯光束;当3个二面角误差不相同时,模式中各个区域的强度分布不对称。采用3个二面角误差基本接近且绝对值较小的棱镜可以提高光束质量。     

19.6nm波长类氖锗X光激光光源理论模拟

波长19.6nm的类氖锗X光激光适合作为诊断激光等离子体界面不稳定性的光源。用经过实验检验的系列程序对预-主短脉冲驱动类氖锗进行了系统的优化设计和理论分析。采用2%~3%的预脉冲强度,6~8ns的预-主脉冲时间间隔,在4×1013W/cm2功率密度驱动下, 波长19.6nm增益区的宽度可以超过60μm,增益区的维持时间可以达到90ps。对于16mm长的平板靶,增益系数可达11.8/cm;弯曲靶增益系数可达13.3/cm;单靶小增益长度积可达21.3,单靶就可以获得饱和增益。采用双靶对接,其小讯号增益可达38.4,可以获得深度饱和增益,能满足应用演示所需的X光激光光源。