电子束泵浦KrF激光器口径大、泵浦率高,可直接用于进行超短脉冲激光的放大.用天光一号电子束泵浦KrF激光器进行超短脉冲激光放大,将超短脉冲激光放大到2～3J、1.2ps, 激光功率达到2TW.测量了石英窗镜中的非线性吸收系数和超短脉冲激光脉宽的变化.

利用两种脉宽(30ns,500fs)的KrF准分子激光展开了淀积类金刚石薄膜的实验研究,并且成功地制备了大面积不含氢成分的HF-DLC薄膜,运用时空分辨的等离子体发射光谱诊断系统和离子探针系统研究了等离子体特性对薄膜性能的影响.尝试了利用准分子激光制备非晶硅薄膜,研究了实验参数对非晶硅薄膜制备的影响,并分析了制备具有良好电学和光学性能的非晶硅薄膜的条件.

在三维放大自发辐射(ASE)的模拟计算中,计入了侧壁反射效应以及KrF自发辐射的谱线形状(高斯型、洛伦兹型及平顶型)的影响,并对空间网点的影响进行了考察.经过综合分析,给出了ASE对预放大器放大特性影响的上、下限范围.当计入平顶型频谱分布,壁反射系数为 0 .2时,与不计入ASE的情形对比,天光一号预放大器的提取效率下降为35%.

氧碘化学激光器通常采用的环形腔存在着倒向波,它对正向波的输出功率以及光束质量不利,因此必须进行抑制.以对称环形共焦非稳腔为例,介绍了在腔内放置限孔光阑,通过改变倒向波与正向波经过增益介质部分的模体积比,从而抑制倒向波的方法.计算结果表明,这种方法对于负支腔倒向波的抑制效果要远远好于正支腔.

综述了XeF(C-A)激光的产生原理,表面放电光泵浦源的结构,激光器装置, XeF(C-A)激光实验研究以及XeF(C-A)激光理论模拟;介绍了XeF₂浓度的监测,以及表面放电光泵浦源技术研究的最新进展.

自由旋涡气动窗口能有效地替代高能激光器传统晶体输出镜,起到密封激光器低腔压的作用.利用现有的37单元室内自适应光学系统,对自由旋涡气动窗口的输出激光波前畸变进行自适应光学波前校正.给出了自适应光学系统对气动窗口畸变波前的校正原理,采用直接斜率法在设计状态下对畸变波前进行了校正实验.结果表明,该自适应光学系统能够较好地校正工作在设计状态下的自由旋涡气动窗口对输出激光所引起的波前畸变。

光学角多路系统是主振功放(MOPA)装置的重要组成部分.它不仅连接着主振荡器、预放大器及主放大器三个KrF激光系统,而且起着压缩激光脉宽的作用.光学角多路能使主振激光脉冲在能量上得到足够的放大,并使泵浦预放、主放激光腔的电子束能量及其脉宽得到充分的利用.介绍了天光一号装置上MOPA光学角多路系统的结构,并结合多年来运行的实践,提出了若干优化措施.

使用矩阵光学方法研究了非对称光学系统的矩阵分解和等效变换.将Arsenault提出的分解方法推广应用于分块矩阵行列式为零的4×4矩阵的分解,并以用于光束对称化的光学系统为例说明该方法的应用.

介绍了由滤光片膜层结构决定的激光在光学薄膜中形成温度场及驻波场特性.用1.06μm调Q-Nd:YAG激光器,在激光脉冲宽度10ns和光斑直径0.61μm的条件下,进行了激光辐照红外滤光片的损伤特性实验研究.根据脉冲激光辐照红外滤光片后样品损伤分析,发现滤光片的最初损伤发生在里面的膜层中,从而在实验上验证了计算得到的滤光片膜层中存在其温度场及驻波场的结果.它对提高红外滤光片的抗激光辐照能力研究具有一定的参考价值.

介绍了目前世界上在建的第一台掺钛蓝宝石激光系统中大口径晶体内横向寄生振荡的抑制方法.采用一种掺炭的热塑料MeltMount 1.704作为折射率匹配材料,掺入炭粉作为吸收体.理论上它可以将晶体中的寄生振荡阈值从13增加到2100.

采用氟化氢泛频化学激光器作光源,在室外实际大气中测量了氟化氢泛频激光20P4、20P5谱线的大气透过率,分析计算了其大气消光系数和大气吸收系数.实验表明氟化氢泛频激光处于大气传输窗口边缘,其谱线的大气传输性能差异很大,证实了20P4是氟化氢泛频选频的首选谱线.

采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输,利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计,分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响,并对优化设计结果进行了分析和讨论,所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义.

针对云层中目标的识别问题,以计算机模拟光学相关运算给出了识别结果.当目标亮度一定时,在输入场景和匹配滤波器有无边缘检测的几种情况下,研究了背景强弱变化对目标识别性能的影响.结果显示,当背景强度较弱时,输入场景与匹配滤波器进行光学相关运算就可以找出目标位置;当背景强度较强时,输入场景的边缘检测是提高云层中目标识别率的关键,但边缘检测同时也削弱了相关峰的强度.

使用二阶矩和广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方法研究了用于实宗量厄米-高斯光束对称化的光学系统对复宗量厄米-高斯光束的变换.研究结果表明:复宗量厄米-高斯光束经过该光学系统后,只能在出射面上实现在二阶矩定义下的对称化,但光斑不具有旋转对称性.因此,这套用于实宗量光束对称化的光学系统对复宗量光束并不适用.

介绍了燃烧场参数的激光诊断技术的研究进展,给出了用自发拉曼散射、激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射法诊断燃烧场温度和组分的实验系统和部分实验结果,单次测量火焰的温度和组分浓度相对误差小于10%;利用平面激光诱导荧光技术获得了稳定燃烧场二维OH荧光图像,并分析了激光作用区域火焰二维温度场的分布.

介绍了原子能院建立的钛宝石/KrF混合型激光装置,主要输出参数的测量和性能优化.放电泵浦准分子激光器采用离轴放大结构,结合棱镜对进行GVD补偿,获得50mJ,220fs的紫外超短脉冲.用40cm透镜聚焦,靶上功率密度达到1017W/cm2.

利用KrF激光和SF6介质从理论和实验上研究了声子寿命和增益系数等介质参数对SBS脉宽压缩比和能量反射率的影响.理论上采用一维瞬态模型对SBS过程进行数值模拟,考虑了瞬态过程、介质吸收以及泵浦耗空的影响,计算了SBS介质不同参数对脉冲压缩影响的规律.实验表明,在实验参数的变化范围内声子寿命越短、增益系数越小,越有利于脉宽压缩.在0.68MPa下,脉宽压缩比达到8.数值模拟了声子寿命和介质增益系数单独?浠倍許BS过程影响的规律,发现在声子寿命和增益系数同时变化时,SBS对泵浦脉冲的压缩有最佳点.

理论和实验研究了宽带(15GHz)KrF激光泵浦的受激布里渊散射(SBS)在SF6介质中的转换效率和脉宽压缩比的规律.介质在1.6MPa、透镜焦距为15cm和30cm时,测得SBS最大反射率分别为40%和45%,当泵浦能量大于60mJ时SBS反射率开始趋于平坦;介质在0.85MPa、透镜焦距在30cm时,SBS脉宽压缩比随泵浦能量的上升而下降,最大压缩比为5.建立了宽带多模KrF激光泵浦的SBS理论模型,假设宽带KrF激光光谱谱线由若干窄带谱线组成,这些窄带谱线之间在产生SBS过程中有一定程度的耦合.给出了理论模型结果,并与实验结果进行了比较.

通过测量由等离子体临界面移动造成的反射激光的频移,研究了有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响.实验表明,当激光强度达到1017W/cm2时,有质动力将明显地降低等离子体热膨胀速度,造成极陡的密度分布,使得等离子体中的主导吸收机制,由共振吸收转换为真空吸收.

介绍了用于天光一号高功率氟化氪(KrF)准分子激光系统中的电子束双向激励主放大器稳定运行中必须解决的一些重要技术问题:水介质脉冲传输线中的绝缘支撑击穿问题;大面积电子束二极管阳极膜的安装;与压力膜接触处Hibachi筋的形状;二极管后脉冲的形成及其对阳极膜和阴极发射体造成的损害等问题.还着重描述了主开关导通时刻对二极管后脉冲的影响及最佳导通时刻的确定.

利用2 400线/mm或1 200线/mm的平焦场光栅谱仪、门控宽微带X光单分幅相机及可见光CCD记录系统建立了一套时空分辨平焦场谱仪X光谱诊断系统.介绍了该谱仪系统的结构、工作原理和实验调试方法.利用该谱仪在星光激光装置上进行了时间分辨铝等离子体发射谱线的实验测量,获得了清晰的时间分辨铝等离子体谱线.在神光Ⅱ装置上初步观测到了时空分辨铝样品吸收谱,谱分辨为0.02～0.05nm.

测量了高强度三倍频实验的1ω光和3ω光的近场光束质量,将测量和模拟计算所得到3ω光近场光束质量作了对比,重点对模拟计算得到的3ω光近场光束质量所存在的误差进行了探讨,分析了现有的模拟计算程序中还未考虑到的影响3ω光光束质量的主要因素,建议在以后的模拟计算程序中再进行优化设计,并讨论了改善3ω光光束质量应采取的必要措施.

研究了光阴极微波电子枪输出电荷量与驱动激光相对于微波入射相位的关系.通过对光阴极材料在光电子发射时的肖特基效应和电子束团在电子枪内的纵向加速过程分析模拟,得到了电子枪输出电荷量与激光入射相位的一段线性关系,设计了利用此关系测量驱动激光脉冲相对于微波相位的时间抖动的实验方案.结果表明,这种测量方法可以分辨1.15fs的时间抖动,误差为0.23fs.

利用磁场有限元法,计算了周期性布置的永磁铁内的磁场;利用流体模型分析了作用在束电子上的力并导出了改进Matheiu函数形式的径向力方程;利用2.5维PIC程序研究了束传输的物理过程.计算发现强流相对论电子束的稳定传输与束等离子体密度、束平衡位置、磁场的强度、磁场周期长度等有关.研究认为利用周期性永磁场导引数kA的环形电子束,使之稳定传输是可?艿?

导出了磁绝缘传输线振荡器(MILO)中辐射场的非线性演化方程,并讨论了在临界值点附近可能出现非线性不稳定解的条件.结论是:(1)非线性增长速率与线性增长速率的比值g<1.2,且远离g+γ=1(γ为非线性相位增长率与线性相位增长率的比值)点时,出现非稳定解的失谐量临界值很小,而线性增长速率临界值临界值很大,容易出现非稳定解;(2)当g≥1.2时,任意小的失谐量都可以使场出现非稳定解;(3)线性增长速率越大,越不容易出现非稳定解.

较高密度的相对论电子束注入等离子体中将会形成离子通道,在考虑了离子通道的影响下,推导出圆柱波导中更普遍的色散方程,并计算出考虑离子通道和不考虑离子通道效应时的色散关系及电磁波的增长率.

用PIC粒子模拟方法研究了充中性气体相对论返波管的物理机制,成功模拟了电子束碰撞充入返波管中的中性气体电离产生等离子体的过程,在电子束传输的路径上形成离子通道,有效中和电子束径向空间电荷力,有利于电子束的传输及束波相互作用产生微波.增加中性气体密度,返波管的输出频率明显上移,其辐射的功率和效率比相同的真空器件也有明显的提高.

介绍了自行研制的一台100kV/2A三相恒流重复频率充电装置,其恒流电源采用三相L-C变换器,6只绝缘栅双极性晶体管并联作为短路器件控制充电停止,可编程序控制器是控制单元的核心.该装置用于重复频率开关实验,充电电流2A,最高充电电压100kV,重复频率10Hz,充电电容1μF,以脉冲串的方式连续运行,工作稳定.

综述了由高能密度物理装置FP-1驱动的固体套筒内爆研究情况.主要内容包括FP-1脉冲功率装置的特性和所进行的主要物理实验:铝套筒内爆、双套筒碰撞和微喷射、套筒的内爆脉冲屈曲等,给出了各类实验的典型结果.

利用双压力传感器的方法测量了喷气Z箍缩负载的气流马赫数.测量得到的气流马赫数最高可达到4.25,它和定常计算的结果4.8很接近,这表明可以用定常计算来估算喷气Z箍缩中超声速喷嘴产生的气流马赫数.

Marx发生器建立时间及抖动与Marx发生器中球隙开关的工作状态有关,同时与开关的触发电压幅值及极性有关.通过实验获得了Marx发生器建立时间及抖动最小时最佳工作状态的相关参数.天光一号电子束加速器从同步机发出指令信号至主Marx输出,总的延时及抖动为(1629±8.4)ns,满足MOPA系统建立时间抖动小于20ns的要求.

强流脉冲电子束在材料中的能量沉积剖面、能量沉积系数和束流传输系数受其入射角的影响很大,理论计算了0.5～2.0MeV的电子束以不同的入射角在Al材料中的能量沉积剖面和能量沉积系数,并且还计算了0.4～1.4MeV电子束以不同入射角穿透不同厚度C靶的束流传输系数.计算结果表明,随着入射角的增大,靶材表面层单位质量中沉积的能量增大,电子在靶材料中穿透深度减小,能量沉积系数减小,相应的束流传输系数也减小;能量为0.5～2.0MeV的电子束当入射角在60°～70°时在材料表面层单位质量中沉积的能量较大.

介绍一种储存环束流位置监测系统的标定装置.这套标定装置是为NSRL二期工程储存环注入段真空盒改造而研制的.系统的标定精度达±0.01mm.该装置已用于新增注入段真空管的束流位置探测器的定标,获得了探头定标值,并根据其拟合和计算结果对注入段真空管进行了筛选,被选中的真空管已装入储存环注入段.

进行了基于正对以及离轴几何条件下,电子与激光束间Compton / Thomson散射的激光同步辐射源的初步探讨.运用现有的直线加速器技术以及高功率、高重复频率激光器技术可以为构建超短脉冲的高亮度、准单色、可调谐的X和γ射线源开辟一条新途径.

200MeV直线加速器能谱分析系统用来测量直线加速器的束流能谱,为指导直线加速器的调机和了解机器状态提供实验证据.为了克服非成像系统以及分辨率不高的缺点,在NSRL二期工程中对这个系统进行了重新设计,现已安装和调试.叙述了该系统详细的物理设计以及最新的初步实验结果.

直线感应加速器(LIA)产生的高能、强流电子束与轫致辐射靶作用能够产生具有高剂量、小焦斑的X光,但伴随产生的回流离子会导致电子束束斑变大与X光分辨率降低,在多脉冲情况下更会影响到后续电子束的束靶作用等.叠靶结构能够增大束靶作用的立体空间,降低在靶面的能量沉积,可有效抑制回流离子的产生.对叠靶结构模型进行了理论计算与实验研究,并与单靶情况相比较,证实了在两种靶结构下所得到的X光照射量大小与角分布基本相同,但对于叠靶情况下靶面没有出现烧蚀现象,从而从根本上抑制了由靶面产生回流离子而对束流产生的过聚焦效应。