载波包络相位稳定的6 fs超快强激光脉冲及其在高次谐波产生中的应用

脉冲宽度40 fs,功率1.1 W的载波包络相位(CEP)稳定的飞秒激光脉冲在充氩气的空芯光纤内由于自相位调制频谱展宽,通过啁啾镜和斜劈补偿色散,最终可获得脉冲宽度为6 fs的载波包络相位稳定的强激光脉冲.将之应用到高次谐波实验中得到了脉冲宽度为500 as的单个阿秒脉冲.     

同步抽运源光学参量啁啾脉冲放大飞秒激光系统

啁啾脉冲放大(CPA)技术已被广泛应用在几太瓦(TW)至1000 TW的许多高功率激光系统中.光学参量放大器有着宽的放大带宽,能支持短至几飞秒激光脉冲的无光谱畸变放大.近年来,一种基于光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的飞秒激光系统,已被提出和成功演示.我们实验室正在建造几太瓦级的OPCPA激光系统,该系统要求一台纳秒级的激光装置作为OPCPA系统的抽运源.本文介绍我们已建成的台式高功率倍频Nd∶硅酸盐玻璃激光装置.其输出波长532 nm、脉宽0.5 ns、能量15 J,光束口径为40 mm. 这台Nd∶硅酸盐玻璃激光装置的种子源与OPCPA激光系统一样来自于同一台飞秒1064 nm激光振荡器,它是一台由13瓦的Ar离子激光抽运的自锁模掺钛蓝宝石激光器,产生120 fs、带宽10 nm的1064 nm脉冲列.脉冲列进入一个光栅展宽器,把激光脉冲宽度展宽到0.3 ns水平,然后分出一束作为OPCPA的种子源,另一束进入一台重复频率1 Hz的Nd∶硅酸盐玻璃再生放大器,将脉冲能量从0.5 nJ放大到几毫焦耳,脉冲宽度展宽到0.7 ns. 从再生放大器输出的激光脉冲进入Nd∶硅酸盐玻璃激光放大链进行放大,最后由KDP倍频晶体对输出的1064 nm激光倍频,获得0.5 ns、15 J的绿光.输出的绿光由光学系统导向光学参量放大器,给OPCPA系统的1064 nm的啁啾种子脉冲作同步抽运,同步精度可达数十飞秒量级.(PB6)     

ω-3 ω双色场相干控制电离与高次谐波

通过数值求解一维含时薛定谔方程 ,研究了原子在双色场作用下的电离和高次谐波及它们的相互关系。通过讨论两种不同的电离机制 :隧穿电离机制和过势垒电离机制 ,发现电离变化的规律很相似 ,但高次谐波谱的变化规律却很不同。研究说明利用双色场对原子过程进行相位控制是可行的     

飞秒强激光作用下微毛细管等离子体X射线辐射特性

进行了超短强激光脉冲与玻璃微毛细管相互作用的探索性研究。对不同能量下 ,不同长度的玻璃毛细管的X射线谱进行了测量、分析。结果表明由于微毛细管的光导作用 ,随着微毛细管长度的增加 ,X射线的强度显著增强。利用复合辐射吸收边测量了作用过程中毛细管等离子体温度 ,表明随着激光能量增加电子温度升高     

用蒙特卡罗法研究高散射介质中的成像

用蒙特卡罗方法模拟了均匀介质中含有散射系数和吸收系数不同的物体时 ,物体的位置和大小对表面漫射强度时间响应函数的影响 ;在频率域分析了用幅度差和相位差成像时 ,物体位置和大小对成像质量的影响。结果表明相位的探测比幅度的探测灵敏 ,高频探测比低频探测灵敏 ;物体与光源的几何位置影响物体的像质 ,光源与物体共线时成像最灵敏 ,横向位置变化比纵向位置变化影响大 ;物体越大 ,成像效果越好 ,物体小到一定程度时 ,对幅度和相位的影响超出系统的探测能力 ,这决定成像系统的分辨率 ,它是诸多因素的综合     

二能级原子系统中高次谐波与高阶拉曼谱的相干相消现象

利用强激光场驱动下的原子二能级模型 ,探讨了高次谐波与高阶拉曼谱的相干相消现象。结果发现适当选取激光场的强度使高阶拉曼线处于谐波位置时 ,由于相干效应 ,高阶拉曼谱得到抑制而高次谐波谱则得到加强。     

双色场相位平缓对远场前向太赫兹的增强

太赫兹辐射极性和幅度依赖于双色场相位。由于等离子体光丝中色散和Gouy相移，导致双色场的相对相位随着激光的传播发生改变。当相位的改变量大于时，丝中的太赫兹电场极性发生反转，使得远场太赫兹辐射在离轴相位匹配角方向相干增强，而光轴前向相消减弱。通过对基频和倍频聚焦条件的调整和传输非线性色散的作用对双色场相对相位进行了调制，提出了可以使相对相位平缓的方法。模型计算证明了等离子体形成和Gouy相移调制是使双色场相移变平缓的原因。随后利用相位变平缓的条件得到了太赫兹发生极性反转的失相长度延长，最大长度近三倍于空气介质中的失相长度。在满足相位变平的条件下，远场太赫兹辐射在光轴前向的分布得到增强。     

飞秒强激光脉冲与氢团簇相互作用产生的最大质子能量与团簇尺寸的相关性

报道了飞秒强激光脉冲(60 fs,790 nm,2×1016W/cm2)与纳米尺寸的氢团簇(半径rc约为1~3 nm)相互作用,产生的最大质子能量Emax对于团簇半径rc相关性的实验研究结果。从激光-氢团簇相互作用产生的质子的飞行时间谱测量以及团簇尺寸的瑞利散射诊断结果,得到Emax与r2c成线性正比关系,比例系数为0.75,与报道的理论模拟结果一致,表明氢团簇发生纯库仑爆炸。实验结果同时提示,进一步的理论模拟应考虑气体喷流中团簇的尺寸分布。     

飞秒激光作用下透明介质材料的反射率演化

利用800 nm抽运和400 nm探针技术,测量了CaF2和MgO的时间分辨反射率,研究了材料的电子激发和弛豫超快动力学过程。采用耦合动力学模型,探讨了飞秒激光对透明介质材料的激发,以及材料的激发对抽运激光在材料中的传输、分布和反射特性的影响。根据这个理论模型计算了时间分辨反射率的演化,计算结果和实验结果相吻合。研究表明,多光子电离(MPI)和碰撞电离(II)在介质材料的导带电子激发中起着重要的作用。     

线聚焦激光与平面型及柱状细丝型靶间的相互作用研究

本文报道在六路钕玻璃激光装置上进行线聚焦激光辐照平面靶及柱型细丝靶实验所取得的结果。 六路玻璃激光装置中的一束激光或是由其两束激光合并而成的一束激光,经柱面透镜-非球面透镜组合而聚焦到靶上,焦线长度约为3～4mm,而宽度约为70～140μm。1064nm激光脉冲的宽度(FWHM)一般为250ps,靶上的平均激光强度处在10~(12)～4×10~(13)W/cm~2的范围。使用了各类材料(低Z,中Z及高Z)构成的平面靶、分段(如C-Au)平面靶和柱型细丝靶。有专门的光学诊断系统以拍摄沿平面靶镜向反射方向发射的基频(1064nm)光与