2-76 类镍钽X光激光实验研究

王 伟 王 琛 董佳钦 孙今人 吴 江 王 瑞 　叶君健 周关林 傅思祖 顾 援 王世绩

　　水窗波段2.3~4.5nm的X光激光在生命科学等研究领域具有重要的应用前景。类镍-钽软X光激光的波长为4.48nm，正属于这一波段，因而受到广泛的关注。采用独创基频- 倍频激光联合驱动方案，在神光II装置上进行了一轮类镍- 钽X光激光实验，获得了增益长度积约为5.5的近水窗软X光激光输出。

　　由光栅谱仪记录的碳吸收边（波长为4.37nm）确定的类镍- 钽软X光激光的波长为4.48nm（见图1）。改变靶的长度，得到4.48nm类镍—钽软X光激光输出强度随增益等离子体长度的变化，见图2。随着靶长L的增加，类镍—钽X光激光增益系数G明显减小：单靶时，从L≈2~3mm时的G≈12~20cm^-1减小到L≈4~5mm时的G≈7~12cm^-1；3，4和5mm靶对接时，增益系数分别约7，6，5cm^-1，呈减小趋势。最大增益、长度乘积GL约5.5。

　　根据光栅谱仪的记录，不少发次输出的4.48nm软X光激光光束的角分布并不很有规则，且有的发次峰值已经偏出记录范围，发散角也难以准确给出，但是，总的看来，发散角和折射角都相当大。

　　通过对实验结果的处理和分析，类镍-钽X光激光出光的基频驱动激光强度的下限为(1.3~1.4)´10¹⁴W/cm²，神光Ⅱ装置的输出能力能满足实验要求；靶长在2~3mm时，增益系数相当大。如果在增加靶的长度时，能保持这么大的增益系数不明显减小，实现X光激光的饱和输出是可能的。折射角大，表明增益区的电子密度梯度相当大。用优化的驱动方式，降低增益区的电子密度梯度，减小输出X光激光光束的折射角，或者用更加有效的补偿折射措施，可获得更大的GL值。对实验结果深入分析和数值模拟的基础上，进一步优化设计方案，在神光Ⅱ装置上可获得高强度甚至增益饱和的类镍-钽软X光激光。