2-36 高强度短波长软X光激光实验

王世绩 顾援 黄关龙 唐华泾

　　1998年4～5月，X光激光实验研究课题组赴日与大阪大学激光工程研究所加藤义章教授小组进行第二次合作，旨在获得高强度短波长的软X光激光。实验在Gekko XII装置上进行，利用了装置两路宽度为100ps的预- 主脉冲基频激光，并采用了中方提供的凸柱面透镜、精密靶架及靶位精密调整技术。

　　首先进行类Ni银软X光激光实验，每路约140J能量的驱动激光束，经凸柱面透镜列阵–非球面主透镜组合聚焦，在靶面形成约23mm´80μm的焦线，激光辐照光强为5×10¹³～6×10¹³ W/cm²。在预-主脉冲间隔为3ns，强度比为3%的条件下，成功地获得了波长为13.9nm的类Ni银软X光激光饱和输出，增益系数G高达19cm^-1；采用双靶对接技术，输出激光强度增加近10倍，光束发散角约2mrad，折射角为34mrad，测出的输出软X光激光的维持时间（半极大全宽）约50ps。

　　接着进行波长更短的类Ni离子软X光激光实验，每路驱动激光的能量约250J，经凸柱面透镜- 非球面主透镜组合聚焦，在靶面形成约11mm×80m m的焦线，激光辐照光强为2´10¹⁴～3´10¹⁴ W/cm²。类Ni镱实验中，取预- 主驱动脉冲激光强度比为3%，对接双靶的靶面间距为200mm。在预-主驱动激光脉冲时间间隔为1.5ns时，输出的波长为5.02nm的类Ni镱激光强度最高，增益系数G»6.6cm^-1；两块各长8mm的双靶耦合得最好，GL值约10，发散角约1.5mrad，折射角接近0。当预- 主脉冲间隔为1.2ns或1.8ns时，输出软X光激光强度减半；当间隔为0.3、0.6、3.0ns时，没有或者只有极弱的软X光激光输出。

　　在类Ni铪实验中，取预- 主驱动激光脉冲时间间隔为1.5ns，强度比为3%。在对接双靶的靶面间距为150m m时，输出的波长为4.66nm的类Ni铪软X光激光强度最高，增益系数G约3.6cm^-1；两块各长8mm的双靶耦合得最好，GL值约6，发散角约2mrad。当靶面间距为120m m时，输出软X光激光强度减半，发散角明显增大；当间距为180m m时，强度很低，发散角很大。在强度为3×10¹⁴ W/cm²的辐照激光驱动下，实验还观测到类Ni钽和钨的软X光激光输出，波长分别为4.48nm和4.31nm，已经处于生命科学研究中十分有用的“水窗”波段。实验得到的高强度短波长软X光激光输出，是目前国际同类实验的最好结果。