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黑腔及平面靶非线性过程实验

时间：2011-12-31 22:39:55  来源： 打印本文

黑腔及平面靶非线性过程实验

2005/8/25/11:42作者：蒋小华 刘永刚 祁兰英 等    在激光聚变研究中，激光等离子体非线性相互作用将降低激光等离子体的吸收，影响激光等离子体状态变化。研究激光等离子体状态，寻找合适的激光靶耦合条件，提高激光等离子体吸收及X光转化效率，有效地减少和抑制激光等离子体非线性不稳定性过程的发生是黑腔及平面靶非线性过程的实验的主要内容。

    实验研究了光束质量对非线性过程的影响，在相同光束条件下，利用“复眼”透镜技术对光束质量进行匀滑化，研究均匀前后受激Brillouin散射光谱，二次谐波光谱和3/2光谱的变化。实验表明在相同的激光强度和能量下，进行光束匀滑化后，各种非线性过程产生的光谱宽度都变窄。在激光等离子体受激Brillouin散射非线性过程中，Brillouin散射光谱与发生的区域相关，当光束未均匀化时，光束质量相对较差，光束局部强度不均匀，而SBS光谱的激发与等离子体梯度和强度有关，从而在一个相对较宽的密度区域内激发SBS光谱，而光束均匀化之后则使得SBS光谱变窄。3/2谐波光谱是激光等离子体中双等离子体衰变过程的产物，它发生在激光等离子体的1/4临界面区域附近，在激光束均匀化条件下，3/2谐波的两个峰都变窄。
　
    在激光等离子体相互作用中，二次谐波主要由两个接近入射光波频率的两个非线性波耦合而成，在各种非线性过程中，共振吸收和离子声衰变能产生频率与入射光波接近的子波，两个子波耦合则产生了二次谐波光谱。实验表明，激光等离子体相互作用时，二次谐波呈双峰结构，分别由共振吸收和离子声衰变两个子波贡献，而当对光束均匀化之后，激光的局部强区被消除，二次谐波为单峰结构，离子声衰变因激光强度没有达到阈值而被抑制，仅剩接近入射光波频率的共振吸收而产生二次谐波。   

    实验还用6根光纤配OMA4谱仪，同时测量激光与Au靶作用的3/2谐波和二次谐波的空间光谱分布关系，在0°入射Au靶条件下，3/2谐波光谱结构与激光束质量无关，光束均匀化之后在侧向各角度3/2谐波的两峰均变窄，但光谱的红蓝移峰位没有变化。在0°入射Au盘靶时，光束均匀化条件下，在不同角度二次谐波均表现为单峰结构，但在非均匀化条件下，二次谐波皆表现为双峰结构，且红移峰强度高于蓝移峰，但以45°入射Au靶时，二次谐波的红蓝移在不同空间则表现出完全不同的增长现象。通过对光纤、谱仪定标出了3/2谐波和二次谐波在光束均匀化条件下光谱能量的角分布关系，不论是3/2谐波和二次谐波均表现为从大角度到小角度能量逐渐变强。

    实验还在不同角度测量激光等离子体中的高次谐波，在均匀化光束与Au盘靶作用激光功率密度约为1014W/cm2，仍然观察到了微弱的3次谐波和7/2谐波，其中3次谐波在六个角度都表现为3峰结构，7/2谐波则为双峰结构，而4次谐波则没有出现。