毛细管放电电流幅值26kA和32kA时46.9nm激光特性研究

发布时间：2017-08-09 03:04

  本文关键词：毛细管放电电流幅值26kA和32kA时46.9nm激光特性研究

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【摘要】：X激光不仅具有其他波长激光的共同优点,还具有波长短、单光子能量高、脉冲瞬时功率大等特点,因此在许多微观领域有很好的应用前景。在实现X射线激光的多种方案中,毛细管放电泵浦方案为X射线激光器的小型化、实用化实现巨大进展。本文主要研究4.0mm内径毛细管放电电流幅值不同时产生的类氖氩46.9nm激光特性在不同实验条件下的变化规律。通过理论和实验的结合得到了能产生更高幅值、更好光束质量的实验参数。理论上,使用一维磁流体力学模型对Z-箍缩过程中的等离子体状态进行模拟计算。控制主脉冲电流幅值和初始氩气压强两个变量分析等离子体状态变化。由模拟结果得到,不同幅值的主脉冲电流和不同的初始气压对放电产生的Z-箍缩过程的影响。并分析了在激光产生的时刻,电子温度、电子密度、离子温度等重要参数随实验条件变化的规律。进一步结合相关文献和后续的实验结果得到了适宜激光放大的等离子体状态。在实验方面使用幅值为26kA、32kA的主脉冲进行了实验。适当的提高主脉冲幅值,将激光输出幅值提高了2倍,大幅提高了激光器输出能量。在两个电流条件下,研究了初始气压、不同变化率的预脉冲电流对激光光强的影响,寻找最适合激光放大条件。在最佳的条件下对两个电流产生的激光增益系数的测量实验,二者激光放大输出都达到了增益饱和。两个电流下的增益系数基本相同,大电流条件下单位长度自发辐射强度增大,使得高幅值电流条件下的激光输出能够达到更高的水平。基于X射线激光的应用价值,采用Ce:YAG闪烁屏将46.9nm激光转化为可见光并用相机捕捉的实验方案对激光光强的空间分布进行测量。在激光输出最强的条件下,得到了环形激光光斑。改变初始气压,观察激光光斑随着气压变化的规律,发现从最适宜激光放大的气压向两侧改变时,增大气压和减小气压得到光斑形状不同的变化规律。利用几何方法对激光的束散角进行计算,并总结了束散角随气压变化的规律。
【关键词】：Z箍缩 类氖氩46.9nm激光 高幅值主脉冲 光斑
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24;O434.19
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究的目的和意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 国外在该方向的研究现状10-17
• 1.2.2 国内在该方向的研究现状17-18
• 1.3 国内外研究现状分析18-19
• 1.4 主要研究内容19-21
• 第2章 实验条件对等离子状态影响的理论模拟21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 Z-箍缩效应和一维磁流体力学模型21-23
• 2.3 Z-箍缩过程产生的等离子体状态模拟23-27
• 2.4 电流幅值和初始气压对等离子体状态的影响27-33
• 2.4.1 初始条件对箍缩过程的影响27-28
• 2.4.2 激光产生时刻的等离子状态径向分布28-31
• 2.4.3 适宜激光放大的电流幅值31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 高幅值主脉冲电流增强激光光强实验研究34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 毛细管放电装置的电流幅值调节34-37
• 3.3 高幅值主脉冲电流增强激光输出实验37-46
• 3.3.1 高幅值主脉冲电流下类氖氩 46.9nm激光输出实验37-40
• 3.3.2 初始气压对激光输出的影响40-41
• 3.3.3 预脉冲对激光输出的影响实验41-43
• 3.3.4 激光增益测量实验43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 46.9nm激光光斑特性实验研究47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 光斑测量的实验方案47-49
• 4.3 激光光斑形状实验结果49-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60

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1 李伟;毛细管放电电流幅值26kA和32kA时46.9nm激光特性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

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本文编号：643187