利用强激光场电离和离解分子来研究分子激发态的波包结构是强场物理的重要研究方向.利用短时指数传播子对称分割法和快速傅里叶变换技术,数值求解了一维含时Schr?dinger方程,探讨了双色激光场中激光的基波和谐波强度之间的不同配比以及脉宽对线性多原子分子离子电离的影响.理论计算结果表明:基波和谐波的相对相位为π时,尽管随着激光的基波和谐波强度之间配比的变化,电离几率随原子间距变化的趋势基本保持不变,但在一定的激光基波强度下(1.2×10¹³～1.2×10¹⁵ W/cm²),激光基波强度的变化可以明显改变电离几率随原子间距变化的趋势.另外,激光脉冲的持续作用可以增强分子的电离,取原子个数为5,基频光波长为800nm,基波与谐波的强度配比为4,频率配比为2,当其作用时间达到75 fs时,电离基本接近饱和.采用外静电场电离模型能够合理地解释这些现象.

为了探索超热电子的加热机制,利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪,分别在靶背法线方向测量了光学渡越辐射(OTR)积分成像图案和光谱.实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行,飞秒激光与铜膜靶作用后,靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD或OMA谱仪的狭缝上.测得的积分成像图案呈圆环状,光斑形成区域直径约为225 μm,在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号,该现象表明,超热电子在传输的过程中存在成丝效应,其分布也不均匀.光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰,在400 nm(2ω₀)附近出现的尖峰应归因于v×B加热机制产生的超热电子引起的相干渡越辐射(CTR).

根据?ffner展宽器的原理和设计,进行了光学参量啁啾脉冲放大系统中信号光脉冲展宽的实验研究.通过数值方法,合理地选择了展宽器光学元件的各项参数,即光栅常数为1 800 (102 mm×102 mm),凹面镜曲率半径为1 000 mm,凸面镜与凹面镜之间的距离为653 mm,信号光入射角为51.05°.实验结果表明,优化后的?ffner展宽器可以将脉宽为30 fs的信号光脉冲展宽到545 ps, 展宽比为18 167,满足OPCPA放大的需要.

设计了一种三元结构的双折射型退偏器,将两个这样的退偏器组合使用(两退偏器光轴成45°)对单色线偏光进行退偏,无论是用洛匈棱镜和红外感光卡对退偏效果进行观察,还是用偏振分析仪对退偏光束进行偏振分析,所得的结果表明退偏效果很好,且退偏效果对入射线偏光的偏振方向不敏感.

采用PLD方法制备了Fe/Al合金薄膜,研究了Fe/Al合金薄膜的物相、结构、应力等.研究表明薄膜的沉积速率随着衬底温度的升高而降低.原子力显微镜(AFM)图像显示,薄膜表面平整、致密且光滑,均方根粗糙度小于1 nm.等离子体发射谱(ICP)表明Fe/Al原子比为1∶1.X射线小角衍射(XRD)分析表明薄膜中的物相是Al_0.5Fe_0.5,Al_0.5Fe_0.5晶体具有简单立方结构(SC),晶格常数为0.297 nm,平均晶粒尺寸为81.74 nm,平均微畸变为0.007 6.

在传统哈特曼检验法基础上研制成功一种扫描型哈特曼检测新装置,可对最大口径为φ300 mm的聚焦镜在全口径范围内进行采样测量.该检测装置由大口径标准平行光管、扫描式哈特曼光阑、被检聚焦镜、CCD摄像机及计算机组成,在水平和垂直两个径向上开有等间距排列且相互错开半个间距的小孔,并且在步进电机的驱动下绕光轴旋转,可对被检聚焦镜进行全口径连续采样.对有效口径为φ154 mm的斐索平面干涉仪非球面准直物镜的球差及焦斑能量集中度进行了测量,进而由球差计算得到了波像差,并用干涉法对该准直物镜进行了测量.球差的理论值与测量值最大偏差为14.6%;由新装置测量并计算得到的波像差PV值与干涉法测量并计算得到的PV值偏差为11.5%;实测的80%的能量集中在φ34 μm的范围内,而计算得到的80%的能量集中在φ28 μm之内,最后对结果进行了分析并提出了进一步改进的意见.

利用准相对论扭曲波玻恩近似加交换方法,在组态平均近似下,系统地计算了类氢、类氦、类锂氩离子n≤6的各组态之间的碰撞激发过程截面,并和已有的理论结果进行了详细的对比分析.计算结果和相对论扭曲波近似的计算结果符合得很好,相对偏差一般都小于10%.由于没有考虑共振效应,计算的结果与强耦合方法的计算结果在入射电子能量较低的情况下有较大偏差,其他情况则符合较好,相对偏差一般在15%以内.该方法可以方便地计算大量应用所需的原子过程参数.

引出氢(氘)气放电产生的射线和粒子流打在非晶聚氘乙烯C₂D₄和有机玻璃C₅H₈O₂等靶上,测得其散射谱上有多条尖锐的X谱线,其中除一条外都是(不经散射的)原始谱中没有的.经反复证认,这些谱线不是靶中元素(如C或O)和可能包含的杂质元素的特征X射线,也不是原始谱中X射线的衍射线,更不可能是低能电子的轫致辐射经吸收后形成的峰,认为该谱线很可能是前所未知的一类新的原子态的X射线新谱系的一部分.用曾提出的一个"小氢原子"理论模型予以解释,即认为氢(氘)气放电中产生了"小氢原子",其(在基态)电子轨道半径约为普通氢原子的玻尔半径的1/274,该小氢原子能级之间的跃迁能够很好地解释所测到的X射线新谱系.

在实验上对双包层光纤放大器进行了研究.采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对fs光脉冲进行放大.当用2.5 W的入纤功率泵浦50 cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8 mW、重复频率20.84 MHz的激光放大到176 mW,增益为12.2 dB,相应的单脉冲能量为8.1 nJ,放大后脉冲宽度为480 fs,峰值功率为16 kW.

实验证实双层金属丝阵负载Z箍缩内爆等离子体产生的X光辐射源,与单层丝阵负载相比可以提高40%的功率.为了优化Z装置上双层丝阵负载实验方案的设计,从内爆动力学过程和Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性发展过程进行了理论分析.分析表明:双层丝阵负载实验不会提高X光辐射的总能量,但可以明显地提高辐射功率;双层丝阵的外半径应与单层丝阵负载优化方案的半径相一致;双层丝阵内、外层质量的选取应以优化的单层丝阵内爆到心时间为标准;内层丝阵置于外层丝阵半径的正中位置上,更有利于抑制RT不稳定性.