2-84  低功率密度激光驱动的类镍钽X射线激光

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

“水窗”附近的X射线激光对于生物全息和成像方面的研究有着独特的优点和价值，因此倍受重视。特别是波长位于“水窗”外沿的4.48 nm的类镍钽X射线激光更是进行生物全息研究最合适的工具之一。但是，波长越短的激光，其产生的条件也就越苛刻。一般只有采用非常大规模的激光装置才有可能获得一定强度的输出。对于类镍钽X射线激光来说，20世纪90年代，LLNL利用数千焦耳能量的激光驱动，获得了GL»8的输出；2002年，在“神光”-Ⅱ激光装置上利用基频、倍频联合驱动的方式，以不足400 J的驱动激光，获得了GL»5.5的好结果。但是要以同样方式获得更好的结果，却受到了器件的限制。为此，开展了利用低功率密度激光驱动类镍钽X射线激光的研究。

所谓的低功率密度驱动，就是通过优化的条件，采用较低的能量去打靶，以求获得一定强度的X射线激光输出。首先，采用3.5 mm的基频或倍频激光线聚焦辐照3 mm的平面或弯曲靶，这样利用“神光-Ⅱ”的一路输出激光，就可以达到最高(2.5~3.5)´10¹⁴ W×cm^-2的功率密度。通过改变驱动激光的能量，进行不同功率密度的实验。结果发现，无论基频或倍频，在功率密度低至1.2´10¹⁴ W×cm^-2时，仍然能够测量到微弱的类镍钽X射线激光的谱线，而普遍的理论认为，只有功率密度达到2´10¹⁴ W×cm^-2时才有可能出光。这表明采用低功率密度驱动类镍钽X射线激光是有可能的。

其后，进行的一系列实验，分别采用基频激光驱动9+9 mm以及5+5 mm的双靶对接实验，尽管测到了类镍钽X射线激光的谱线，但强度依然比较低，见图1，2。这表明，为在低功率密度驱动的条件下获得高强度的类镍钽X射线激光输出，必须对“水窗”附近X射线激光的产生机理进行进一步的深入研究。