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。     

离轴光线对电光晶体退偏的影响

对离轴光线通过电光晶体时产生的退偏情况作了理论和实验研究。理论计算表明：当晶体厚度一定时,退偏损耗在一定范围内随离轴角度的增加而增加,随着入射光偏振方向偏离竖直方向的增大而增大。采用厚度为10mm的KDP晶体,实验测试了入射光偏振方向在竖直方向以及同竖直方向成45°时的退偏损耗。实验结果与理论计算的结果符合较好。     

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。     

神光-Ⅱ装置三倍频实验中靶场单元技术的改进

主要介绍为了满足神光-Ⅱ高功率激光装置三倍频光（351nm,3ω）的物理实验要求,靶场三倍频模拟光源和瞄准监视系统两个主要单元技术的改进,即三倍频模拟光源由基频光（1 053nm,3ω）通过腔外的KTP+BBO晶体倍频获得,再经八路分光系统和主激光耦合;瞄准监视系统由透射式光学系统改进为反射式光学系统,避免原系统存在较大的色差,提高瞄准精度。     

紫外预电离TEA CO2激光器放电特性的实验研究

横向激励大气压（transversely excited atmospheric,TEA）CO2激光器的放电稳定性是决定该类型激光器应用效果的关键因素。通过对采用电感充放电电路的紫外预电离激光器的实验研究,得到了激光器放电动态过程的规律,并发现残余振荡是主放电后发生弧光放电的主要原因。实验中采用不同配比的气体,并对电感充放电电路与改进后的硅堆充放电电路进行了比较。实验结果表明：增加充电电感值可以降低主放电结束后储能电容上的残余电压;而采用硅堆放电电路在主放电后仅有相对幅值很低的稳定残压,两种方案都大幅度抑制了弧光放电的形成,有效地提高了激光单脉冲能量。     

种子注入的短脉冲激光器特性研究

从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发,设计了一种微型二极管泵浦激光器,并对种子激光器的结构和参数进行了优化。该激光器运转稳定,输出光束质量高,光束发散角小,光-光转化效率为17-4%,斜率效率可达24%,输出功率可达80mW。将此种子激光注入到调Q激光器中,改善了调Q激光器的输出特性,使得激光脉冲的建立时间缩短了40ns,输出的横模场分布得到了明显改善。     

高功率激光系统中全息“热像”效应

对高功率激光系统中存在的一种类似于小尺度自聚焦的非线性过程“热像”效应进行了理论分析和模拟计算。当一束经过遮光物调制的激光光束通过非线性介质后,在随后的光路上将产生一个亮点,即“热像”。“热像”处的光强比背景光强大几倍,因此位于“热像”附近位置的光学元件很可能遭受损伤。从全息成像的角度对“热像”的形成过程进行了分析。结果表明：“热像”的位置处于以非线性介质为中心与遮光物大约对称的地方,“热像”的光强是原始光强的(1+B)2倍。计算机模拟与理论计算结果吻合较好,验证了上述结果。     

多程放大腔镜准直研究

针对高功率激光装置对多程放大器腔镜准直的要求,利用小孔的像传递和光路自动准直的原理,设计出一套创新的腔镜准直调整方法,并且在SG-Ⅲ原型装置4程放大模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明：自动准直系统能够在15min之内顺利完成主放大级系统的光路调整,光束近场调整精度值小于近场光斑直径的0.5%,光束远场调整精度小于0.3"。