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飞秒激光与固体靶相互作用中光辐射时间特性的实验研究

王光昶 马春生 张建炜 白春燕 刘玉红 郑志坚

飞秒激光与固体靶相互作用中光辐射时间特性的实验研究

王光昶, 马春生, 张建炜, 白春燕, 刘玉红, 郑志坚
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  • 为了探索光辐射的时间特性, 在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机, 分别在靶背表面法线方向测量了光辐射的时间积分和时间分辨成像光斑. 实验测量结果显示: 光辐射时间积分成像光斑呈长条状, 而辐射区域有发散角、有光强分布, 包含多种辐射成分; 光辐射的时间分辨成像光斑进一步证明, 渡越辐射(TR) 是信号强而快, 持续时间短, 为皮秒(ps) 量级, 是最先到达屏幕上, 并推算出相应的持续时间为85.5ps. 其他成分光辐射是信号弱而慢, 持续时间长, 为纳秒(ns) 量级, 是最后到达屏幕上. 光辐射的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10876039), 云南省教育厅科学研究基金 (批准号: 2010Y444)和四川省教育厅重点项目科研基金(批准号: 11ZA203)资助的课题.
    [1]

    Wang G C, Deng L, Zheng Z J, Chen T, Zhang T 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 241 (in Chinese) [王光昶, 邓利, 郑志坚, 陈涛, 张婷 2007 强激光与粒子束 19 241]

    [2]

    Wang G C, Zheng Z J, Yang X D, Gu Y Q, Liu H J, Wen T S, Ge F F, Jiao C Y, Zhou W M, Zhang S G, Wang X X 2006 Spectroscopy and Spectral Analysis 26 785 (in Chinese) [王光昶, 郑志坚, 杨向东, 谷渝秋, 刘宏杰, 温天舒, 葛芳芳, 焦春晔, 周维民, 张双根, 王向贤 2006 光谱学与光谱分析 26 785]

    [3]

    Yuan X H, Li Y T, Xu M H, Yu Q Z, Wang S J, Zhang J, Zhao W, Wang G C, Wen X L,, He Y L, Zhang S G, Wang X X, Huang W Z, Gu Y Q 2006 Acta. Phys. Sin. 55 5362 (in Chinese) [远晓辉, 李玉同, 徐妙华, 于全芝, 王首钧, 张杰, 赵卫, 王光昶, 温贤伦, 何颖玲, 张双根, 王向贤, 黄文忠, 谷渝秋 2006 物理学报 55 5362]

    [4]

    Yu Q Z 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Institute of physics, Chinese Academy of Sciences) 289---102 (in Chinese) [ 于全芝 2005 博士学位论文 (北京: 中国科学院物理研究所) 第89---102页]

    [5]

    Tan S J, Zheng J 2007 Acta. Phys. Sin. 56 7132 (in Chinese) [谭世杰, 郑坚 2007 物理学报 56 7132]

    [6]

    Santos J J, Amiranoff F, Baton S D, Gremillet L, Koenig M, Martinolli E, Rabec M, Gloahec M Rabec Le, Rousseaux C, Batani D, Bernardinello A, Greison G, and Hall T 2002 Phys. Rev.Lett. 89 025001

    [7]

    Baton S D, Saantos J J, Amiranoff F, Popescu H, Gramillet L, Koenig M, Martinolli E, and Guilbaud O 2003 Phys. Rev. Lett. 91 5001

    [8]

    Santos J J, Amiranoff F, Baton S D, Koenig M, Martionlli E, Gremillet L, Popescu H, Batani D 2001/2002 Central Laser Facility Annual Report (Palaiseau: Laboratoire pour 2003) p4

    [9]

    Zheng J, Tanaka K A, Miyakoshi T, Kitagawa Y, Kodama R, Kurahashi T, Yamanaka T 2003 Phys. Plasmas 10 2994

    [10]

    Popescu H, Baton S D, Amiranoff F, Santos J J, Gremillet L, Koenig M, Martionlli E 2005 Phys. Plasmas 12 063106

  • [1]

    Wang G C, Deng L, Zheng Z J, Chen T, Zhang T 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 241 (in Chinese) [王光昶, 邓利, 郑志坚, 陈涛, 张婷 2007 强激光与粒子束 19 241]

    [2]

    Wang G C, Zheng Z J, Yang X D, Gu Y Q, Liu H J, Wen T S, Ge F F, Jiao C Y, Zhou W M, Zhang S G, Wang X X 2006 Spectroscopy and Spectral Analysis 26 785 (in Chinese) [王光昶, 郑志坚, 杨向东, 谷渝秋, 刘宏杰, 温天舒, 葛芳芳, 焦春晔, 周维民, 张双根, 王向贤 2006 光谱学与光谱分析 26 785]

    [3]

    Yuan X H, Li Y T, Xu M H, Yu Q Z, Wang S J, Zhang J, Zhao W, Wang G C, Wen X L,, He Y L, Zhang S G, Wang X X, Huang W Z, Gu Y Q 2006 Acta. Phys. Sin. 55 5362 (in Chinese) [远晓辉, 李玉同, 徐妙华, 于全芝, 王首钧, 张杰, 赵卫, 王光昶, 温贤伦, 何颖玲, 张双根, 王向贤, 黄文忠, 谷渝秋 2006 物理学报 55 5362]

    [4]

    Yu Q Z 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Institute of physics, Chinese Academy of Sciences) 289---102 (in Chinese) [ 于全芝 2005 博士学位论文 (北京: 中国科学院物理研究所) 第89---102页]

    [5]

    Tan S J, Zheng J 2007 Acta. Phys. Sin. 56 7132 (in Chinese) [谭世杰, 郑坚 2007 物理学报 56 7132]

    [6]

    Santos J J, Amiranoff F, Baton S D, Gremillet L, Koenig M, Martinolli E, Rabec M, Gloahec M Rabec Le, Rousseaux C, Batani D, Bernardinello A, Greison G, and Hall T 2002 Phys. Rev.Lett. 89 025001

    [7]

    Baton S D, Saantos J J, Amiranoff F, Popescu H, Gramillet L, Koenig M, Martinolli E, and Guilbaud O 2003 Phys. Rev. Lett. 91 5001

    [8]

    Santos J J, Amiranoff F, Baton S D, Koenig M, Martionlli E, Gremillet L, Popescu H, Batani D 2001/2002 Central Laser Facility Annual Report (Palaiseau: Laboratoire pour 2003) p4

    [9]

    Zheng J, Tanaka K A, Miyakoshi T, Kitagawa Y, Kodama R, Kurahashi T, Yamanaka T 2003 Phys. Plasmas 10 2994

    [10]

    Popescu H, Baton S D, Amiranoff F, Santos J J, Gremillet L, Koenig M, Martionlli E 2005 Phys. Plasmas 12 063106

  • [1] 王光昶, 郑志坚, 谷渝秋, 温贤伦, 陈 涛, 张 婷, 张建炜. 超热电子输运背向光辐射的实验研究. 物理学报, 2008, 57(8): 5117-5122. doi: 10.7498/aps.57.5117
    [2] 郭凯敏, 高 勋, 郝作强, 鲁毅, 孙长凯, 林景全. 空气中飞秒激光等离子体荧光辐射光谱研究. 物理学报, 2012, 61(7): 075212. doi: 10.7498/aps.61.075212
    [3] 韩 鹏, 金奎娟, 周岳亮, 周庆莉, 王 旭, 赵嵩卿, 马中水. GaAs/Ga1-xAlxAs半导体量子阱光辐射-热离子制冷. 物理学报, 2005, 54(9): 4345-4349. doi: 10.7498/aps.54.4345
    [4] 王琼, 崔一平, 闫长春, 张玲玲, 张家雨. 利用耦合波导列提高光子晶体波导辐射. 物理学报, 2009, 58(2): 1020-1024. doi: 10.7498/aps.58.1020
    [5] 李德荣, 吕晓华, 吴 萍, 骆清铭, 陈 伟, 曾绍群. 声光偏转器扫描飞秒激光的时间色散补偿. 物理学报, 2006, 55(9): 4729-4733. doi: 10.7498/aps.55.4729
    [6] 刘小亮, 孙少华, 曹瑜, 孙铭泽, 刘情操, 胡碧涛. 飞秒激光低压N2等离子体特性的实验研究. 物理学报, 2013, 62(4): 045201. doi: 10.7498/aps.62.045201
    [7] 张克瑾, 刘磊, 曾庆伟, 高太长, 胡帅, 陈鸣. 不同散射介质对飞秒脉冲激光传输特性影响研究. 物理学报, 2019, 68(19): 194207. doi: 10.7498/aps.68.20190430
    [8] 杨青, 杜广庆, 陈烽, 吴艳敏, 欧燕, 陆宇, 侯洵. 时间整形飞秒激光诱导熔融硅表面纳米周期条纹的电子动力学研究. 物理学报, 2014, 63(4): 047901. doi: 10.7498/aps.63.047901
    [9] 彭娜娜, 霍燕燕, 周侃, 贾鑫, 潘佳, 孙真荣, 贾天卿. 飞秒激光诱导自组织纳米周期结构及其光学特性的研究进展. 物理学报, 2013, 62(9): 094201. doi: 10.7498/aps.62.094201
    [10] 张晓青, 贺号, 胡明列, 颜鑫, 张霞, 任晓敏, 王清月. 多波长飞秒激光激发下GaAs纳米线SHG特性研究. 物理学报, 2013, 62(7): 076102. doi: 10.7498/aps.62.076102
    [11] 卞华栋, 戴晔, 叶俊毅, 宋娟, 阎晓娜, 马国宏. 紧聚焦飞秒脉冲与石英玻璃相互作用过程中的电子动量弛豫时间研究. 物理学报, 2014, 63(7): 074209. doi: 10.7498/aps.63.074209
    [12] 孙可煦, 江少恩, 易荣清, 崔延莉, 丁永坤, 刘慎业. X射线二极管时间特性研究. 物理学报, 2006, 55(1): 68-75. doi: 10.7498/aps.55.68
    [13] 董丽芳, 王红芳, 刘微粒, 贺亚峰, 刘富成, 刘书华. 介质阻挡放电中电介质参量对放电时间特性的影响. 物理学报, 2008, 57(3): 1802-1806. doi: 10.7498/aps.57.1802
    [14] 胡德志. 脉冲激光烧蚀中电声弛豫时间的确定. 物理学报, 2009, 58(2): 1077-1082. doi: 10.7498/aps.58.1077
    [15] 李成斌, 贾天卿, 孙海轶, 李晓溪, 徐世珍, 冯东海, 王晓峰, 葛晓春, 徐至展. 飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究. 物理学报, 2006, 55(1): 217-220. doi: 10.7498/aps.55.217
    [16] 王晓雷, 张 楠, 赵友博, 李智磊, 翟宏琛, 朱晓农. 飞秒激光激发空气电离的阈值研究. 物理学报, 2008, 57(1): 354-357. doi: 10.7498/aps.57.354
    [17] 王文亭, 张楠, 王明伟, 何远航, 杨建军, 朱晓农. 飞秒激光烧蚀固体靶的冲击压强. 物理学报, 2013, 62(17): 170601. doi: 10.7498/aps.62.170601
    [18] 王文亭, 张楠, 王明伟, 何远航, 杨建军, 朱晓农. 飞秒激光烧蚀金属靶的冲击温度. 物理学报, 2013, 62(21): 210601. doi: 10.7498/aps.62.210601
    [19] 姚云华, 卢晨晖, 徐淑武, 丁晶新, 贾天卿, 张诗按, 孙真荣. 飞秒激光脉冲整形技术及其应用. 物理学报, 2014, 63(18): 184201. doi: 10.7498/aps.63.184201
    [20] 林景全, 张杰, 李英骏, 陈黎明, 吕铁铮, 滕浩. 原子团簇对飞秒激光的吸收. 物理学报, 2001, 50(3): 457-461. doi: 10.7498/aps.50.457
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-02
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

飞秒激光与固体靶相互作用中光辐射时间特性的实验研究

  • 1. 成都医学院物理教研室, 成都 610083;
  • 2. 云南思茅师范高等专科学校计科系, 普洱 665000;
  • 3. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10876039), 云南省教育厅科学研究基金 (批准号: 2010Y444)和四川省教育厅重点项目科研基金(批准号: 11ZA203)资助的课题.

摘要: 为了探索光辐射的时间特性, 在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机, 分别在靶背表面法线方向测量了光辐射的时间积分和时间分辨成像光斑. 实验测量结果显示: 光辐射时间积分成像光斑呈长条状, 而辐射区域有发散角、有光强分布, 包含多种辐射成分; 光辐射的时间分辨成像光斑进一步证明, 渡越辐射(TR) 是信号强而快, 持续时间短, 为皮秒(ps) 量级, 是最先到达屏幕上, 并推算出相应的持续时间为85.5ps. 其他成分光辐射是信号弱而慢, 持续时间长, 为纳秒(ns) 量级, 是最后到达屏幕上. 光辐射的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据.

English Abstract

参考文献 (10)

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