短脉冲强激光与固体靶作用激发的高次谐波

本文提出一个简单的理论模型,模型认为在超强、超短脉冲P极化激光与固体靶相互作用过程中高次谐波的产生是固体靶表面趋肤层中的相对论电子运动形成的横向和纵向电流发出辐射的非线性叠加的结果。在此模型基础上,得到了高次谐波的角分布,并讨论了谐波转换效率与谐波次数的关系。结果表明,有超过50次的谐波的转换效率在10^-6以上。     

用于超短强激光与气体靶相互作用实验的新型前置差分抽运系统

介绍了用于超短超强激光脉冲 -脉冲气体靶相互作用研究的新型差分抽运系统 ,与高效高分辨率大面积透射光栅光谱仪配合 ,进行了超短激光脉冲辐照下氩气喷靶的软 X射线发射特性的实验研究。实验表明 ,该谱仪有足够的灵敏度参与超短强激光脉冲辐照气体靶的软 X射线产生、X射线激光乃至高次谐波实验的软 X射线光谱诊断工作。     

超强脉冲激光辐照固体靶背表面的光辐射

在超强脉冲激光与固体靶相互作用中,利用光学CCD相机和光学多道分析仪(OMA),分别在固体薄膜靶背表面法线方向测量了光辐射积分成像图案和光谱。测量结果显示,光辐射空间分布图案呈圆环状,而辐射区域有发散角、有光强分布,包含多种辐射成分;光辐射光谱在800nm附近出现尖峰,是激光的基频(ω0)波,这一现象归因于超热电子束在输运的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR);如果考虑超热电子的产生和加热机制,共振吸收和真空加热对超热电子都有贡献,其中占主导地位的加热机制则是共振吸收对电子的加热。     

高次谐波的双峰分裂现象

本文主要报道我们在强光光学开放研究实验室的 ４５ ｆｓ／５．４ ＴＷ钛宝石激光装置上进行高次谐波实验研究的一个最新结果． 当一个原子受到强激光场的作用时,会产生许多用传统的激扰理论无法解释的物理现象,高次谐波辐射正是这诸多强场物理现象中的一种．近几年来,无论在理论上,还是从实验上,人们一直对强场高次谐波辐射现象进行着广泛而深入的研究．一方面,利用高次谐波辐射可以获得可调谐的相干极紫外和软Ｘ射线辐射源;另一方面,利用高次谐波辐射还可以获得相干的极短脉冲．一般说来,当驱动激光场的强度为１０１４～１０１５…     

双色飞秒强激光作用下的CO2分子高次谐波

实验研究了双色场条件下CO2 分子高次谐波辐射, 通过改变充气气压获得偶次谐波最大为28th。此外,通过变化气体盒内激光焦点位置从而显著改变24th 谐波光子能量。实验发现在气体盒內谐波强度存在两个极大值,这是因为不同区域内相位匹配出现长短轨道选择的结果。实验结果表明,双色场驱动的分子高次谐波可成为具有发展前景的多波长可调谐相干XUV 光源。     

超短脉冲强激光场中氙的高次谐波

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795nm,脉宽105fs,重复频率10Hz,单脉冲能量50mJ),获得氙气中5～17次(40～160nm)谐波的软X射线激光辐射。实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系。     

超强激光与等离子体平面靶相互作用中的自生磁场

为了解释超强激光与等离子体相互作用时产生的自生磁场及其产生机制,从动力论出发,用理论分析和数值模拟法研究了强激光打平面薄靶时,由温度梯度和密度梯度的非共线性所决定的自生磁场,得到了自生磁场空间分布的时间演化关系。研究结果表明,当激光入射等离子体时,由于不平行的密度和温度梯度,在等离子体表面会出现自生磁场。这种磁场明显地影响激光吸收和各种输送过程。     

超短脉冲强激光场中氪的高次谐波研究

报道了在 10 5fs 0 .6TW激光装置上以氪气为介质产生高次谐波的实验结果。实验中主要研究了不同气压、不同激光能量、不同偏振特性对谐波辐射的影响 ,并从理论上进行了分析。结果表明 ,要想得到较强的谐波辐射信号 ,必须有适当的气体密度和激光能量 ;要想得到较高次的谐波辐射信号 ,除了有较高的激光功率密度外 ,还必须具备灵敏度高的探测器。     

相对论效应产生的高次谐波

用单电子模型研究了相对论效应，特别是相对论坐标变换所引起的高次谐波，得到了谐波产生和激光强度的关系，还得到了谱分布和观测角的关系，特别给出了谱线强度分布的周期和观测角的关系。这一效应可以定性解释相对论强激光和固体靶相互作用所产生的高次谐波     

高次谐波辐射的实验研究

报道了在本实验室建立的45fs-2 TW级超短超强钛宝石激光装置上.以Ar为非线性工作介质.进行的高次谐波实验的初步研究结果.初步研究了激光能量和气体密度对高次谐波的影响,目前得到的最高次谐波为第25次谐波.相应波长为31.4nm.还检验了激光器、压电气阀、光谱仪以及信号处理和记录系统的工作性能.实现了相互间的协调.     

激光驱动离子加速的研究进展及其重要应用综述

随着激光技术的不断发展,特别是啁啾脉冲放大技术被提出以来,超强激光脉冲驱动的离子加速研究逐渐吸引了国内外科学家们的广泛关注,在离子能量提升、发散角控制和单能性提高等方面相继取得一系列重要进展。由激光与等离子体相互作用产生的离子束具有能量高、脉宽窄和方向性好等特点,具有许多潜在应用。本文通过回顾激光驱动离子加速的研究历程,对离子加速的主要作用机制、基本理论模型、数值模拟和实验研究等进行详细的阐述,同时对激光驱动离子加速的重要应用进行归纳总结。最后根据当前国内外大型激光装置的发展趋势,对极端光场中的离子加速进行展望。     

各向异性粗糙海面对掠入射激光的散射特性研究

针对目前粗糙海面的激光散射场模型并不适用于激光束掠入射的情况以及忽略风速的影响,基于Cox-Munk模型及基尔霍夫近似（KA）模拟各向异性粗糙海面,建立海面对掠入射激光束的方向反射率分布模型,仿真分析了方向反射率随风速、风向、入射角、入射方位角、反射角、反射方位角的变化规律,并通过水池实验进行了验证。结果表明:粗糙海面对激光束的散射能量主要分布在以被照射海面为顶点的圆锥形角空域,此空域角方向位于镜面反射方向附近,且随着风速的增加,空域角逐渐变大,对于掠入射的激光束,由于海浪的遮蔽效应,空域角方向会偏离镜面方向。该模型可以为激光半主动制导导弹对海上小目标射击研究以及利用激光束照射粗糙海面布设激光诱饵研究提供一定理论依据。     

基于偏振光反射多点法测量薄膜参数

依据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法,实现了对薄膜材料折射率和厚度的精确测量。将高准直半导体激光入射到薄膜样品与空气分界面上,逐步旋转样品或改变样品表面的入射角,得到待测样品的反射率随入射角变化曲线。在曲线上取不同入射角处所对应的反射率,根据计算公式求解出多组薄膜厚度和折射率。利用已测量的多组反射率与求解出的薄膜参数相应反射率拟合后可确定出薄膜参数最优解。在求出的薄膜参数附近拓展一定范围再次拟合,可求出更精确的薄膜参数。基于此方法测量了SiO2薄膜的折射率和厚度,测量折射率误差不超过0.3%,厚度误差不超过0.07%。     

Optical probing of surface acoustic waves

Light diffraction by surface acoustic waves is used in studying the propagation characteristics of Rayleigh waves on y-cut z-oriented LiNbO3. In reflection, only the surface deformation contributes to the diffracted light. In transmission, the photoelastic effect, which is incident beam polarization dependent, must also be considered. Such optical probing has been used to study the Fresnel diffraction radiation pattern of an interdigital transducer, to measure beam steering effects related to transducer misalignment on an anisotropic substrate, and to measure reflection and transmission coefficients of an electrically loaded transducer. Attenuation measurements have been made over frequencies as high as 3.5 GHz. The power dependence of attenuation and harmonic generation is also examined.     

High-order harmonic generation in plasmas

The phenomenon of harmonic generation by electrons oscillating in high-intensity laser fields is surveyed and assessed as a means of producing short-wavelength radiation. Starting from the seminal early work by Sarachik and Schappert (1970), simple motivatory examples are given of incoherent harmonic generation via nonlinear scattering from single electrons. More recent studies aimed at observing the coherent version of this effect in underdense plasmas are then reviewed and some problems noted in distinguishing these harmonics from those produced via the analogous nonlinear mechanism from bound electrons in rare gases. Finally, the revival of interest in harmonics reflected from overdense plasmas is considered. Short-pulse laser-generated “surface” harmonics appear to offer a very promising, compact, and efficient means of upshifting coherent radiation to sub-10-nm wavelengths     

机载宽频带雷达罩双向变厚度设计方法

新一代战机的火控雷达向着宽频带和相控阵方向发展。针对宽频带相控阵机头雷达罩的高性能要求,提出了“高传输、低反射、等插入相位延迟”综合设计准则。分析了宽频带夹层罩壁结构的电性能特性,针对其相位特性差的情况给出了一种新的双向变厚度设计方法。通过雷达罩轴向变厚度设计以适配不同的入射角获得高传输/低反射性能,通过环向变厚度设计以适配不同的极化角获得接近的插入相位延迟,实现了优良的宽频带传输性能和方向图特性,在雷达罩产品研制中得到应用并发挥了重要作用。     

利用非均匀抽运探测激光增强阿秒脉冲强度

为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了H₂+在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明，在抽运激光驱动下，H₂+首先被激发到多光子共振电离区间，进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下，谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时，谐波截止频率可以进一步延伸，并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。     

纳秒激光耦合金属靶辐射电磁脉冲的实验研究

为了研究电磁脉冲(EMP)强度和分布与激光参量、靶体材料、结构等之间的关系,采用靶室内部的超小B-dot天线对强激光打靶过程中产生的电磁脉冲进行了测量,分析了不同辐射方位的脉冲强度,同时探讨了靶体支撑杆为绝缘体和导体两种情况下的电磁辐射行为。结果表明,不同方向和不同靶杆测得的电磁脉冲明显不同,如在法线方向的电磁辐射达到20V,导电靶杆最大达到22V的辐射,说明强激光打靶诱导的EMP具有很强的极化方向,并且在导体靶杆情况下,能够产生更强的电磁辐射。该研究有助于揭示激光打靶产生的EMP在靶室内部的传输极化特性以及其强度与靶杆导电性的关系。