原子多步电离过程中激光功率配置理论研究

从速率方程出发,从理论上研究了原子多步电离过程中激发和电离激光的功率密度合理配置问题.对典型三步三光子电离过程的计算结果表明:在总泵浦激光功率一定条件下,存在一个最佳的激光功率分配方式,这个最佳激光功率分配对应着最高的原子电离几率.给出的结果与以往从饱和激发条件得出结果有很大不同.这里所采用的方法可以推广到更复杂的原子多步激发电离情形.     

超强激光场中氘原子电离几率的研究

研究了在相对论领域内,超强激光场的不同条件（频率、强度、脉冲波形磁场分量）对氘原子电离几率的影响,研究表明：电离几率随激光强度的增加而增加,随激光频率的增加而减少。而激光脉冲波形对电离几率的影响仅在激光无磁场分量时比较显著。激光场的磁场分量对原子的电离有一定的影响。     

厚原子蒸气介质中原子选择性光电离的理论研究

激光在厚原子蒸气介质中传播时会产生脉冲形变和延迟现象,这会直接影响原子多步光电离过程中的电离率和选择性.从原子蒸气激光同位素分离的实际出发,对厚原子蒸气介质中的原子光电离过程进行了研究,利用密度矩阵方法描述原子的光电离过程,利用Maxwell方程描述激光在厚介质中的传播,建立了介质中同时存在两种同位素的激光传播电离方程组,考察了原子蒸气参数和激光参数对厚介质中平均电离率和平均选择性的影响.研究结果表明:对于较厚的原子蒸气介质,激光功率的增加使平均电离率升高,平均选择性下降;对于相对较薄的介质,适当地降低激光功率可以同时提高平均电离率和平均选择性.存在一个正的激光延时使原子蒸气中目标同位素的平均电离率达到最大.尽量延长激光脉冲的宽度不仅可以同时提高目标同位素的平均电离率和平均选择性,还可以降低对激光脉冲之间相对延时的控制精度.     

吸收谱线Doppler展宽对原子多步光电离的影响

原子法激光同位素分离的核心之一是如何高效地将原子激发电离.本文从原子法激光同位素分离的实际情况出发,研究了原子吸收谱线的Doppler展宽对原子电离率的影响.研究中使用的理论工具是原子激发电离的密度矩阵方程,并利用数值计算方法对方程进行求解.研究结果表明:当吸收谱线有Doppler展宽时,在激光参数不变的条件下原子电离率会降低;且当激光功率固定时,存在使原子电离率为最大的线宽值.这与已发表文献中无Doppler展宽时的计算结果有很大不同.为了追求最佳的原子电离效果,在原子法激光同位素分离系统中激光应该尽可能地工作在最佳线宽条件下.如果激光线宽有不可控的随机波动,在技术上让激光线宽略大于最佳线宽更为有利.无论如何控制激光线宽,尽可能地降低原子吸收谱线的Doppler展宽都有利于原子电离率的提高.     

铁、铬、钒原子激发态的光电离截面

这篇文章分别在278~288 nm、335~361 nm、300~310 nm激光波长范围内分别报道过渡金属中的铁原子、铬原子和钒原子的共振增强多光子电离(REMPI)的实验结果. 实验中采用激光烧蚀和分子束相结合的技术制备金属原子.光离子产物由飞行时间质谱仪检测.根据共振电离离子信号对探测激光功率的依赖关系,得到原子激发态的光电离截面值.     

铁、铬、钒原子激发态的光电离截面

这篇文章分别在278～288nm、335～361nm、300～310nm激光波长范围内分别报道过渡金属中的铁原子、铬原子和钒原子的共振增强多光子电离(REMPI)的实验结果.实验中采用激光烧蚀和分子束相结合的技术制备金属原子.光离子产物由飞行时间质谱仪检测.根据共振电离离子信号对探测激光功率的依赖关系,得到原子激发态的光电离截面值.     

超短激光脉冲的绝对相位对三能级Λ型原子布居的影响

通过数值求解含时薛定谔方程,研究超短激光脉冲与三能级Λ型原子相互作用过程中影响原子电离态跃迁几率的几个因素,如:绝对相位,啁啾率等.研究结果表明激光绝对相位、啁啾率的大小是关系态跃迁几率的重要因素,通过调节超短激光脉冲的绝对相位和啁啾率,可以将态跃迁几率控制到较大的水平.本文研究结果为实验上对态跃迁几率的控制提供了相关理论基础.     

双色激光场中激光强度和脉宽对线性多原子分子离子电离的影响

 利用强激光场电离和离解分子来研究分子激发态的波包结构是强场物理的重要研究方向。利用短时指数传播子对称分割法和快速傅里叶变换技术,数值求解了一维含时Schr-dinger方程,探讨了双色激光场中激光的基波和谐波强度之间的不同配比以及脉宽对线性多原子分子离子电离的影响。理论计算结果表明：基波和谐波的相对相位为π时,尽管随着激光的基波和谐波强度之间配比的变化,电离几率随原子间距变化的趋势基本保持不变,但在一定的激光基波强度下（1.2×10¹³~1.2×10¹⁵ W/cm²),激光基波强度的变化可以明显改变电离几率随原子间距变化的趋势。另外,激光脉冲的持续作用可以增强分子的电离,取原子个数为5,基频光波长为800 nm,基波与谐波的强度配比为4,频率配比为2,当其作用时间达到75 fs时,电离基本接近饱和。采用外静电场电离模型能够合理地解释这些现象。     

原子多光子激发对电离阈值附近谐波发射的影响

基于动量空间和坐标空间含时伪谱方法,通过求解氢原子在强激光作用下的含时薛定谔方程,系统地研究了原子在强激光作用下电离阈值附近的高次谐波发射随着激光电场强度的变化关系.研究发现,随着入射激光强度的增加,九次谐波发射效率呈现周期性振荡结构.结合原子的激发几率计算,发现电离阈值附近的谐波增强与高激发态的布居存在相互竞争关系.     

脉冲激光诱导金属薄膜电离的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟研究了激光诱导金属薄膜的电离过程,对激光等离子体形成早期原子的运动轨迹、薄膜表面的温度变化以及原子的电离特性进行了详细分析,并探究了脉冲激光参数对原子电离过程的影响.结果表明,在激光照射过程中,薄膜表面先熔化而后又气化,气化的原子继续吸收激光能量继而电离.激光的峰值功率密度越大,原子电离速率越快,电离数目越多,薄膜表面的温度越高.脉冲宽度越小,原子电离速率越快,薄膜表面的温度越高,但原子的电离数目先增加后减小.     

激光调制和激光通信原理的演示

给出了一种演示激光调制和激光通信原理的电路设计。     

利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究

提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.     

用于激光推进的高功率激光器的选择

 从激光推进的要求出发，阐述了用于激光推进的高功率激光器的选择原则，即激光器必须满足：（1）高的平均功率和峰值功率；（2）高的单脉冲能量；（3）高的重复频率；（4）优良的大气传输特性。主要分析了目前YAG固体激光器、自由电子激光器和TEA脉冲CO₂激光器的特点，通过上述4个方面性能的比较，认为在目前水平下，TEA脉冲CO₂激光器是进行激光推进的首选强激光源，其优点表现在：功率可达10kW量级，单脉冲能量可达0.5~1kJ，重复频率为20~40Hz；激光波长处于大气传输窗口，对大气变化不敏感；工作物质快速流动，不存在热透镜效应和破坏阈值；相关光学元件易于制造；光束质量较好；运行成本低。     

飞秒抽运随机激光输出波形的可控性研究

本文基于随机激光的时域理论,研究了飞秒脉冲抽运下二维随机激光的辐射特性,并着重讨论了抽运脉冲的峰值强度、脉宽和脉冲波形对辐射光时域波形的影响.结果表明, 辐射光的时域波形强烈依赖于抽运光脉冲的参数,通过调整抽运方式可以控制辐射光的输出波形.数值模拟结果为研究随机激光输出波形的可控性技术提供了理论依据. 关键词： 激光物理 随机激光器 飞秒抽运 脉冲波形     

"解剖"激光告警

介绍了激光告警的作用,分析了激光告警器的原理、性能要求和分类,然后分别阐述了典型的光谱识别型、相干识别型和散射探测型激光告警器,并对不同类型的激光告警器进行了比较评价.     

激光技术的40年

介绍第一台激光器的诞生,综述激光技术４０年来的应用情况及其影响以及激光及激光技术在中国的发展简况。     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

Wideband CO laser in problems of laser sensing of minor gaseous components in the atmosphere

In the present work it is demonstrated that a wideband CO laser operating at fundamental and overtone vibrational transitions is a promising source of laser radiation for remote laser sensing of the atmosphere. A compact slab RF-discharge CO laser has been designed. The optimal operating conditions are determined for this CO laser. In experiments, the maximum average output laser power was ∼12 W for lasing efficiency of ∼14%. Under fixed experimental conditions, stable lasing (with fluctuations of the output laser characteristics ≤5%) was observed during more than one hour, which suggests that we first excited the sealed-off mode of cryogenic slab RF-discharge CO laser. The frequency-selective mode was first obtained for this laser. Wavelengths for sensing of nitrous oxide, nitrogen dioxide, methane, formaldehyde, and some other gases on near-ground propagation paths are determined. Our experiments and calculations confirm that this CO laser is promising for laser gas analysis. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 11, pp. 76–83, November, 2008.     

Fiber laser pumped burst-mode operated picosecond mid-infrared laser

We demonstrate a compact periodically poled MgO-doped lithium niobate(MgO:PPLN)-based optical parametric oscillator(OPO) quasi-synchronously pumped by a fiber laser system with burst-mode operation.The pump source is a peak-power-selectable pulse-multiplied picosecond Yb fiber laser.The chirped pulses from a figure of eight-cavity modelocked fiber laser seed are narrowed to a duration of less than 50 ps using an FBG reflector and a circulator.The narrowed pulses are directed to pass through a pulse multiplier and to form pulse bunches,each of which is composed of 13 subpulses.The obtained pulse bunches are amplified by two-stage fiber pre-amplifiers:one-stage is core-pumped and the other is cladding-pumped.A fiberized acousto-optic modulator is inserted to control the pulse repetition rate(PRR) of the pulse bunches before they are power-amplified in the final amplifier stage with a large mode area(LMA) PM Yb-doped fiber.The maximum average powers from the final amplifier are 85 W,60 W,and 45 W,respectively,corresponding to the PRR of2.72 MHz,1.36 MHz,and 0.68 MHz.The amplified pulses are directed to pump an MgO:PPLN-based optical parametric oscillator(OPO).A maximum peak power at 3.45 μm is obtained approximately to be 8.4 kW.Detailed performance characteristics are presented.     

现代激光应用技术——激光二极管点火

本文简述了激光二极管点火的优越性；从光学技术角度概括分析了与激光二极管点火技术密切相关的激光二极管技术，光纤及光纤耦合技术，光敏化技术和测试技术及其发展状况。对国外在激光二极管点火方面的研究成果做了一定的介绍。