2-83  利用皮秒激光驱动瞬态X射线激光实验

王  琛  方智恒  王  伟  熊  俊  孙今人  张国平  郑无敌  傅思祖  顾  援  王世绩

由于独特的优点和广泛的应用前景，X射线激光的研究受到了很大的重视。从一开始，这类研究就是以大型激光器作为驱动源进行的，尽管取得了很大的进展，但是由于对驱动源的要求很高，使得X射线激光自身的发展和应用受到了一定的限制。在这个背景下，如何利用尺寸更小、成本更低、更容易获得的方式来驱动X射线激光成为一个重要的研究目标。迄今为止，已经发展出了毛细管放电、高次谐波、超短超强激光驱动X射线激光等多种方式。特别的，随着近些年来皮秒乃至飞秒超短超强激光技术的发展，使得利用超短超强激光驱动瞬态X射线激光成为X射线激光小型化的一个重要发展方向。

2004年末，在上海高功率激光实验室的“二路”激光装置上，在国内首次实现了皮秒激光驱动瞬态小型化X射线激光的实验演示。“二路”激光装置能够同时输出两路脉冲宽度约300 ps、最大能量约25 J的激光脉冲，其中一路激光经过光栅压缩后，可获得脉冲宽度约1 ps的啁啾脉冲放大超短超强激光，其最大的输出能量约15 J。实验中先利用长脉冲在靶面形成的线聚焦辐照产生预等离子体，然后在此长脉冲激光峰值附近，利用超短超强的短脉冲以同样的线聚焦方式辐照，长、短脉冲互相配合输出瞬态X射线激光。

图1，2分别为其对应的谱线强度(单像素CCD计数值)以及角分布图像，图2中，a为与靶面夹角。此发实验中，靶长为6 mm的Ag平面靶，长短驱动激光的能量分别为1.3 J和4.1 J，而输出的X射线激光能量估计为5~10 nJ，由此可知X射线激光的转化效率约为10^-9，与国外相关报道相一致。