超短超强激光与固体靶相互作用中超热电子的角分布

用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验。采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布。测量结果显示:能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子;能量较低的电子呈溅射状发射;能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰,其中,激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果,靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生,且理论预言与实验结果相吻合。

超短超强激光与Cu靶相互作用中质子背向发射的实验测量

在20TW激光器上进行了超短超强激光与金属Cu膜靶的相互作用实验,当靶厚度不同时,采用CR39核径迹探测器测量了质子发射的空间分布和产额;使用Thomson磁谱仪测量了靶背法线方向质子束的能量分布。测量结果表明:质子产额为105～106每发;质子束沿靶背法线方向发射,与入射激光方向无关,并且存在较小的发射立体角,在一定能量处出现截止,截止能量的大小与靶厚度有关。

超短超强激光及微团簇与大尺度团簇相互作用

用2.5 MV静电加器提供的高品质微团簇束与固体、气体和大尺度团簇(100->1000原子/团簇)碰撞,超强飞秒激光与大尺度氘团簇相互作用,研究微团簇在大尺度团簇中的库仑爆炸特性,研究超短超强激光场中大尺度氘团簇的聚变机理.本文将介绍此项实验研究的进展.

超短超强激光产生正电子的蒙特卡罗模拟

通过理论分析,建立了超短超强激光与固体靶作用产生正电子的蒙特卡罗模拟模型及Geant4模拟程序。模拟研究了靶材料、靶厚度及超热电子温度等对正电子产额的影响,结果表明:对铝、铜、锡、钽、金、铅6种靶材料,金靶的正电子产额最高,是优秀的正电子产生靶;不同超热电子温度下存在不同的最佳靶厚度,在最佳靶厚度以下,正电子产额随靶厚度增长而增大,靶厚度取3mm较为合适;超热电子温度越高,正电子产额也越高,提高激光强度是增加正电子产额的有效途径。模拟研究给出了正电子角分布及其能谱,结果显示,正电子发射明显前倾,从大于90°方向范围发射的正电子数量极少,且超热电子温度越高前倾特点越明显,能量呈类麦克斯韦分布,靶背法线方向出射的正电子的温度随超热电子温度升高而升高。

超短超强激光与等离子体相互作用中背向产生的离子能谱

实验研究了超短超强激光与7μm薄膜Cu靶的相互作用中靶背法线方向产生的质子和碳离子的能量分布。实验中采用CR39和Thomson磁谱仪相结合测量质子和碳离子能谱。实验中观察到了质子和C4+、C3+、C2+和C1+离子。实验结果表明:离子沿着靶背法线方向发射,离子在一定能量处出现截断;质子的产额远远高于碳离子产额;C4+、C3+、C2+和C1+最大截止能之比约为4:3:2:1。

超短超强激光等离子体相互作用研究的进展及其潜在的应用

从激光技术的发展、超短超强激光等离子体相互作用研究的特点、方法、内容及其潜在的应用等5个方面对强场物理在国内外的情况作了论述,进一步指出强场物理的实验研究及其应用依赖于激光装置的发展,而超短超强激光技术的发展又使得强场物理的研究变得更具前景、更具挑战性.

超短超强激光与稀薄等离子体相互作用背向受激Raman谱特性模拟

利用LPIC++程序模拟了超短超强脉冲与稀薄等离子体相互作用产生的背向受激Raman谱。结果证明:在极端相对论条件下,背向受激Raman谱不再是通常所指的弱耦合模式,而进入强耦合模式。频谱加宽,并融合在一起;各谱峰之间的频移不再以等离子体波的频率为间隔,而是小于电子等离子体波的频率。模拟了各种条件下的背向散射Raman谱特性,结果显示:随着密度的提高,背向受激Raman谱的强度也将提高,这与理论结果符合得较好。

超短超强激光脉冲在空气中长距离传输的研究进展

介绍了超短超强激光脉冲在空气中长距离传输的最新研究进展 ,并分析了目前该项研究的几种理论模型 ,重点介绍了动态空间补给模型所给出的耦合方程及其研究结果 。

超短超强激光与金属靶作用产生硬X射线照相

超短超强激光与物质相互作用产生硬X射线的应用之一是X射线照相。利用等离子体国家重点实验室的SILEX-Ⅰ激光器进行了超短超强激光与高Z平面金属厚靶相互作用产生硬X射线作为照相光源的照相实验研究。采用闪烁体+胶片和闪烁体+CCD相机的方式分别接收X射线图像,在靶的侧向和后向得到清晰X射线图像。由于采用的闪烁体厚度和照相几何不同,图像质量和空间分辨率存在明显差别。这种照相技术不仅可以作为激光与固体靶相互作用产生光源研究的基础手段,而且可以作为激光与固体靶相互作用致硬X射线的探测方式。

大尺寸钛宝石晶体CPA超短超强激光输出突破100太瓦

太瓦、飞秒(注:太瓦即TW,1012瓦;飞秒即fs,10-15秒)超快高功率激光在物理、化学以及生命科学等学科领域强场物理研究、激光惯性约束核聚变(ICF)等方面具有广阔的应用前景.自1991年世界上第一台自锁模钛蓝宝石激光器研制成功以来,在短短的10多年里,钛蓝宝石激光器的脉宽从最初的皮秒(ps)发展到现在的几飞秒(6.5fs),峰值功率由瓦提高到太瓦甚至拍瓦(1.3PW),受到了世界各国的极大关注.最为典型的是美国劳伦斯*里弗莫尔实验室(LLNL)获得了430fs、1.3PW、1021W/cm2的激光辐照强度,这一强度超过产生等离子体要求阈值的1000倍,该系统采用了3块大尺寸片状钛宝石晶体(两块100mm,一块80mm)作为放大器.因此研制出高光学均匀性、高浓度均匀性、大直径的钛宝石激光晶体,对于发展超短、超快、超强("三超")激光器意义至关重大.

利用汤姆逊离子谱仪测量超短超强激光质子能谱

本文给出了利用汤姆逊(Thomson)离子谱仪测量超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子能谱的一种方法.该方法是利用Thomson离子谱仪(平均磁场强度为0.167 T,电场加高压为3000 V,电场强度约为0.429 MV/m)和固体核径迹探测器CR39相结合,在固体靶背表面测量了激光的高能质子能谱.结果显示:质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截止,截止能量与靶厚度和靶材料密切相关.分析认为,靶法线鞘层加速(TNSA)机制是质子能谱分布及能量截止的主要原因.

相向超短超强激光脉冲与中间薄膜靶相互作用产生快电子的模型

该文研究的是两束相向超短超强激光脉冲与中间薄膜靶相互作用之后产生快电子的一种简单自洽模型理论 .由理论推知 ,当满足一定条件时 ,由于激光有质动力与靶电子的谐振作用 。

超短超强激光与气体靶相互作用中的背向受激Raman散射

实验诊断测量了超短超强激光与气体靶相互作用产生的背向受激Raman散射,在实验条件下呈现强耦合模式,背向受激Raman散射出现非线性Stokes多峰伴线结构,峰值的频率间隔小于等离子体波的频率,可以大致地推断出激光打靶过程中产生的等离子体密度偏低,其结果与等离子体强耦合理论计算结果一致。

超短超强激光场中大尺寸团簇的动力学膨胀行为

提出了有效介电常数模型，利用“流体动力学”模型分析了超短超强激光与团簇相互作用过程中高价电离态离子产生的机制，以及不同波长激光对高价电离态离子产生机制的影响．并在此基础上采用粒子模拟计算了不同电荷态离子的能谱以及总的离子能谱分布．计算结果表明在高电荷态离子的能谱分布上有很长的高能尾部，表明产生了几百 ｋｅＶ的高能离子．

超短超强激光辐照靶物质产生K-alpha源

超短超强激光与物质相互作用产生的K-alpha线辐射,有准单能、发射区域小、时间短等优点,具有广泛的应用前景。介绍了超短超强激光辐照靶物质产生K-alpha源的基本原理及其主要研究内容,讨论了该领域的研究热点。

超短超强激光与等离子体相互作用中质子发射一些研究进展

超短超强激光与等离子体相互作用中得到的高能质子在质子成像、粒子加速、诊断超短超强激光与等离子体相互作用的物理过程、“快点火”和治疗癌症等方面有一定的应用。使得对超短超强激光与等离子体相互作用得到的高能质子的研究成为目前的研究热点。文章综述了产生质子的两种主要加速机制以及在不同实验条件下超短超强激光与等离子体相互作用过程中得到质子的能量、角分布、产额以及相关的原理。

百太瓦级超短超强钛宝石激光装置研制

近年来，随着相关领域的发展,尤其是啁啾脉冲放大（Chirped Pulse Amplification．CPA）技术的出现，使得超短脉冲激光的峰值功率的进一步提高，输出功率已能达到百TW或PW以上，聚焦功率密度可达到10^2W／cm^2.CPA技术的基本思路是将非常窄的种子光脉冲在时域上展宽，然后在放大器中充分的提取能量，最后将激光脉冲压缩到接近初始的脉冲宽度．从而获得极高的峰值功率，如图1所示如此超高强度的激光脉冲，可以创造极端的物态条件，用于研究相对论领域的光与物质相互作用，如超快x光激光产生、超高次谐波产生、激光尾波场粒子加速、实验室天体物理学及快点火机制等。随着超短超强脉冲激光装置性能的提高和研究工作的进一步深入，超短超强脉冲激光将会在军事、科技和民用方面呈现广阔的应用前景。

超短超强激光等离子体相互作用中质子的应用前景

超短超强激光与等离子体相互作用过程中,产生的高能质子具有束流小、发射角小、方向性好、脉宽窄和能量高等特点,使得产生的高能质子在"快点火"、质子成像等方面有很大的应用前景,这样产生的质子束引起了人们极大的关注。

超短超强激光实验伴生电磁脉冲的模拟研究

靶室腔体谐振产生的电磁辐射是超短超强激光与靶相互作用实验中生成的电磁脉冲(EMP)来源之一。基于有限元分析方法,对靶室腔谐振产生电磁脉冲和电磁脉冲通过窗口向外传播这两个过程进行仿真模拟。前者模拟获得空腔和含结构模型谐振时特征磁场,结果显示内部结构对电磁场强度分布和谐振频率有显著影响;后者模拟结果显示,窗口外侧电场强度比窗口内侧高约40%,而且电磁脉冲传播到靶室外后呈球面波形式扩散并衰减。对电磁脉冲的强度衰减规律进行了分析,得到该衰减曲线的拟合函数。

第3届中法超短超强激光及其应用研讨会

由浙江大学光学研究所、浙江大学聚变理论和模拟中心主办、中科院上海光学与精密机械研究所、上海交通大学、法国里昂第一大学和浙江省物理学会协办的第3届“中法超短超强激光及其应用研时会（China-France Workshopon Ultra—Shortand Ultra-Intense Lasersand Applications）”，于2008年11月1-4日在浙江大学玉泉校区举行。