强激光与粒子束杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

强激光与粒子束 2006年第06期杂志 文档列表

强激光与粒子束杂志高功率激光与光学

钕玻璃、Nd：YAG和Nd：GGG热容激光特性比较881-885

摘要：考虑固体热容激光器对工作介质的要求，对比分析了掺钕的玻璃、YAG和GGG的多种材料性能。并对三者在激光工作周期内的瞬态温度场及热应力进行了数值模拟。结果表明：在给定的边界及工作条件下，当钕玻璃激光器以热容方式工作，时间为5S时，介质最高升温超过400K，最大热致应力为25MPa，接近其断裂极限的50％。在此条件下进行冷却，当水温为283K时，需经过约120S才基本恢复到初始工作状态。而Nd：YAG和Nd：GGG两种介质在相同输入工作条件下，工作时间可达10S，且温度分布相对平坦，温差和热应力较小，经水冷约30S可恢复到初始状态。但模拟计算中，发现Nd：YAG在冷却阶段的最大应力达77MPa，已超过断裂阈值下限值的50％。兼顾冷却时间、材料所能承受的应力及晶体生长尺寸，以及实现100kW的平均功率输出等因素，Nd：GGG晶体是目前三者中比较适合于作为高平均功率、重复率热容方式工作的激光材料。

高重复频率飞秒掺镱光纤放大器886-890

摘要：数值分析了掺镱单模光纤放大器的最佳增益光纤长度，并在实验上对掺镱单模光纤放大器和光栅对压缩器进行了研究。以最大平均输出功率为7mW、重复频率为25．4MHz、脉宽为56ps的被动锁模环形腔掺镱光纤激光器作为种子脉冲，用250mw的976nm单模半导体激光器分别泵浦3种不同长度的掺镱单模光纤，对种子光进行放大，并用光栅对压缩器对放大后的脉冲在不同光栅距离上进行了压缩实验研究。当掺镱单模光纤长度为1．2m时得到了较好的放大效果，种子脉冲被放大到140mW，相应的增益为13dB，放大后的单脉冲能量为5．5nJ。在光栅距离为14．1cm时获得了最短440fs的脉冲，压缩后的功率为43mW，相应的峰值功率为3．8kW。

光束在强湍流区中传播的到达角起伏891-894

摘要：基于修正Rytov理论，导出了适用于强湍流区的无限平面波和球面波的到达角起伏方差表达式及其功率谱表达式，分析了散射盘对到达角起伏的影响。研究结果表明：导出的方差表达式在弱湍流区也适用，随着Rytov方差的增加到达角起伏趋于饱和；高频功率谱的下降速度随着散射盘尺度的增加而增加。

碳纳米管悬浮液的光限幅特性实验研究895-898

摘要：通过超声波降解法制备了多壁碳纳米管的水-表面活性剂悬浮液，测量了其对于1064nm，脉宽10ns Nd：YAG调Q脉冲激光的光限幅曲线。实验发现：入射激光能量密度较低时．出射能量密度随入射能量密度的增加而线性增加；当入射能量密度为160mJ／cm。时，出射能量不再线性增加并且逐渐趋近于光限幅器的嵌位输出值，约16mJ，同时，对激光的透过率从71％下降到15％。通过Z扫描和探针光实验以及45。散射角下散射能量、散射率随入射激光能量变化曲线的测量，对碳纳米管悬浮液的光限幅机理进行了研究。结果表明：其限幅机理可能源于碳纳米管吸收激光能量后升华产生的膨胀的碳气泡对入射激光产生的非线性散射；另外，非线性折射对光限幅效果也有一定的作用。

激光诱导等离子体开关控制脉宽实验研究899-902

摘要：利用激光诱导等离子体开关技术，在1064nm的Nd：YAG固体激光器上获得了脉宽4．4～6．4ns的短脉冲激光输出。激光电离空气产生的等离子体开关控制脉冲宽度时，聚焦透镜焦距越短，压缩后的脉宽越窄，但激光能量损耗越大。压缩后的激光脉宽与激光能量近似成双曲线关系。在控制脉宽光路的焦点处放置带孔的Cu薄片可抑制等离子体的扩散，得到了脉宽最短可达4．4ns的激光输出。

氧碘化学激光器中相位扰动的模拟研究903-907

摘要：建立了含相位扰动的1维流场3维物理光学负载光腔模型。选用折叠非稳腔，模拟计算了斜激波中心距光轴不同距离时以及不同强度的斜激波对腔内光场相位分布和输出功率的影响。研究表明激光输出光束质量与腔内激波的分布位置和激波的强度有密切关系，应该避免激波中心近光轴时的强扰动效应引起的光束质量退变。实验装置的计算结果再现了实验现象。

超短脉冲激光辐照金属薄膜温升效应的模拟研究908-912

摘要：考虑到材料的质量热容、热导率、驰豫时间等热力学参数随温度非线性变化因素的影响．利用具有人工粘性的、自适应时间步长的前向差分算法。数值求解了电子一晶格双温双曲两步热传导模型，讨论了厚度为50nm的金膜在0．1ps脉冲激光辐照下的温升规律。数值结果表明：薄膜前表面自由电子的温度在大约0．27ps时达到最大值。不同厚度上自由电子达到温度平衡所需的时间大约为1．6ps。而薄膜温度在整个厚度上达到平衡所需时间为60ps左右。由电子温度及其温度梯度引起的热电子崩力很可能是造成材料破坏的一个主要因素。

软X射线光导纤维传输特性913-916

摘要：为优化设计软X射线聚束透镜，使之与软X射线源配合能最大限度地获得高强度软X射线束，在北京同步辐射装置软X光站3W1B束线上，对不同能量软X射线（50～1500eV）在不同规格毛细管光导纤维中的传输特性进行研究。研究结果表明：玻璃毛细管对软X光有较高的传输效率，毛细管内径越小，曲率越小，光子能量越小，则传输效率越大；使用含硼（B）量高的DM308型号玻璃材料拉制成内直径为0．45mm、外直径为0．6mm的毛细管组成的软X光聚束透镜有较高的传输效率，该规格毛细管可以将能量为250eV的X射线传播方向改变26°后，其出射能量是入射能量的12％；使用由该规格毛细管设计的软X射线聚束透镜同软X射线点光源组合，收光角可以达到30°，透镜焦点处的功率密度是不使用透镜时的10^4倍。

光伏型光电探测器的激光软损伤机制917-921

摘要：对激光辐照功率密度高于探测器饱和阈值而低于其破坏阈值（中等功率的激光）时光伏型光电探测器的软损伤进行了理论研究，提出了一种新机制。当激光辐照功率密度超过探测器的饱和阈值以后，载流子的带间跃迁达到深度饱和，在半导体内产生热载流子且热载流子的温度高于晶格的温度，从而导致了光伏型光电探测器的电压输出信号随着辐照光功率密度的增加而下降直到零压输出的现象。对激光辐照下光伏型HgCdTe探测器的输出信号进行了模拟计算，结果表明，辐照光功率密度处于一定范围内探测器的输出信号随着辐照光功率密度的增加而逐步下降。甚至接近于零，与实验结果相符合。

海面大气边界层中聚焦光束漂移各向异性的实验研究922-926

摘要：利用位置敏感型光电倍增管（PSPMT），设计了测量聚焦光束漂移的实验装置。该装置在80mm的有效探测面内实现了2维位置信号的直接探测，空间分辨率可达1mm，明显优于四象限探测器和阵列探测器，最高采样频率可达80kHz，且动态范围很大，优于一般的成像器件。在近海岸海面上5m处的大气边界层中进行了距离为1000m的聚焦激光传输实验。测量结果表明：聚焦光斑的质心漂移具有各向异性，水平方向光斑漂移幅度一般介于5．61mm和14．83mm之间，垂直方向光斑漂移幅度介于3．54mm和7．3mm之间，两者之比的平均值为1．69；水平方向和垂直方向的光斑漂移功率谱密度（PSD）在低频段也存在差异，垂直方向光斑漂移的PSD比水平方向光斑漂移的PSD下降速率更快。

脉冲强激光破坏Hg0．8Cd0．2Te晶片材料的机理分析927-930

摘要：利用光学金相显微镜对TEA-CO2脉冲强激光辐照的Hg0．8Cd0．2Te晶片表面进行了观察。在单脉冲能量为37．5J，能量密度为937．5J／cm^2的强激光辐照下，晶片表面呈现出熔融迹象和大量的微裂纹，微裂纹密度从激光辐照区中心向外逐渐减少，裂纹沿晶体的（111）面扩展。随着脉冲连续作用次数的增加，晶片表面熔融更加剧烈，裂纹数目、裂纹深度和宽度都有所增加。分析认为：HgCdTe晶片的破坏与激光辐照能量、脉冲连续作用次数、激光场强分布、激光热应力、激光支持的燃烧波和物质的蒸发波等冲击波有关。

拉盖尔-高斯截断级数展开法的应用931-934

摘要：用拉盖尔-高斯截断级数模拟了任意半径的圆孔硬边光阑窗口函数，并应用于研究高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束通过硬边光阑的衍射。对高斯光束和零阶贝塞尔-高斯光束的轴向和横向光强分布的计算结果表明：当积分面不是很靠近光阑时，用参数最佳化选取的拉盖尔-高斯截断级数法与用直接数值积分所得结果符合很好。

均匀液滴氧发生器液流破断的线性分析935-938

摘要：在均匀液滴氧发生器的研究过程中，液滴的形成是关键技术。利用压电换能器对液流施加扰动，初始扰动沿液流表面呈指数增长，直到将液流夹断生成液滴。通过理论分析，发现在影响液流表面增长率的诸多参数中，碱性过氧化氢溶液（BHP）表面张力的增加和液体分配板板孔直径的减小能够增大扰动增长率，其他参数的改变对增长率的影响非常小。通过分析还发现，BHP液体的喷射流速不同，要取得最大增长率的外界扰动频率也随之变化，外界施加扰动的频率随液流喷射流速的增大而增大。这些结果为均匀液滴氧发生器的实验研究提供有力的参考依据。

强激光与粒子束杂志ICF与激光等离子体

激光间接驱动内爆靶丸的X光诊断939-943

摘要：报道了神光Ⅱ激光聚变实验中内爆燃料靶丸区电子温度、电子密度以及燃料面密度的X光诊断结果。在电子温度诊断中，采用X射线光谱学方法，根据聚变靶丸燃料区的Ar示踪元素的Ly-β线与He-β线的强度比推断出靶丸燃料区电子温度为（950±100）eV；在电子密度诊断中，利用靶丸燃料区Ar元素的He-β线Stark展宽确定聚变靶丸芯部的电子密度为（0．9±0．2）×10^-24cm^-3；在燃料区面密度诊断中，利用X光单能照相技术获得了内爆靶丸的燃料面密度为（3．2±0．5）mg／cm^2。

HT-7 Nd：YAG激光汤姆逊散射光学系统分析944-948

摘要：光学透过性能对信号微弱的激光汤姆逊散射测量系统极为重要。主要讨论了HT-7 Nd：YAG激光汤姆逊散射系统光学设计中消除杂散光和提高散射信号传输效率的方法，并对系统的光学性能进行了模拟计算。模拟结果显示，干涉滤光片分光谱仪的光学透过性能随电子温度的升高而增强，等离子体电子温度为1keV时其透过率可达到10％；汤姆逊散射信号非常微弱，等离子体电子密度为1×10^19／m^3时每道信号仅有几百到上千个光子；等离子体电子温度在0．3～5．0keV范围内时，光子量子统计涨落引起的电子温度测量误差在3％以下。

间苯三酚-甲醛气凝胶及其碳气凝胶的制备与表征949-952

摘要：以间苯三酚（P）和甲醛（F）为原料，经溶胶-凝胶、溶剂交换、超临界干燥和碳化等过程制备出了间苯三酚-甲醛气凝胶（PF）及其碳气凝胶（CPF）。测试结果表明气凝胶具有比较高的比表面积、是一种连续nm级3维网络结构的多孔材料；碳化后密度和平均孔径增大，比表面积基本无变化，且仍然维持气凝胶的网络结构。催化剂摩尔比决定气凝胶的微观结构，反应物质量分数控制着气凝胶密度。通过优化制备条件，可以制备出能满足惯性约束聚变（ICF）靶需要的不同结构和不同密度的气凝胶。

软X射线激光用自支撑Zr滤光膜的制备及测量953-956

摘要：利用直流磁控溅射方法制备了质量厚度为200μg·cm^-2．直径为20mm的自支撑金属Zr滤光膜。用同步辐射光源和紫外可见分光光度计分别测量了滤光膜在软X射线和可见光波段的透射率．用俄歇电子能谱（AES）分析了膜中的元素含量。结果表明：Zr膜在13．9nm波长的透射率达19％，对可见光的抑制性能达43dB。杂质、膜层氧化及表面污染是影响滤光膜软X射线光谱透射率的主要因素。

玻璃微球壁厚和预充气工艺对气体渗透性能的影响957-960

摘要：以空心玻璃微球为研究对象，利用高压充气系统充气，测量了不同条件下玻璃微球对氘气在室温条件下的气体渗透系数。研究结果表明：微球的壁厚对气体渗透系数影响较大，2μm以上厚壁球的气体渗透系数约5．0×10^22mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，而壁厚小于1μm时，渗透系数约1．56×10^22mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，两者相差30倍。预充气挑选工艺对微球的气体渗透系数也产生一定影响，对于薄壁空心玻璃微球一次充放气气体渗透系数增加约50％，两次充放气则增大一倍左右。对上述影响因素进行了初步的探讨，气体渗透系数改变的主要原因是玻璃微球表面的结构裂纹、空位和缺陷。