检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2009年第2期36卷 347-350页

作者：赵永蓬刘涛谢耀程元丽王骐哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

在低气压(25 Pa)快电流前沿(27 ns)下,利用镀金X射线二极管(XRD)测量获得了毛细管放电软X射线激光尖峰输出。研究该软X射线激光输出特性,为其未来的应用打下基础。低气压和快前沿导致等离子体的快速箍缩,此时激光产生于背景光峰值附近,... 详细信息

在低气压(25 Pa)快电流前沿(27 ns)下,利用镀金X射线二极管(XRD)测量获得了毛细管放电软X射线激光尖峰输出。研究该软X射线激光输出特性,为其未来的应用打下基础。低气压和快前沿导致等离子体的快速箍缩,此时激光产生于背景光峰值附近,脉宽1.6 ns。实验测量了快速Z箍缩时激光的束散角和增益特性。采用小孔扫描法,测得激光束散角为5.3 mrad。通过改变增益介质长度的方法,测得介质的增益系数为0.45 cm-1,最大的增益长度积为8.28。此外利用单色仪在46.9 nm处测得了激光尖峰输出。

关键词： X射线光学软X光激光毛细管放电增益系数激光尖峰

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毛细管放电软X射线激光传播的解析研究

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激光技术 2002年第5期26卷 392-393,397页

作者：张新陆王骐程元丽哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室哈尔滨150001

对于电子密度和增益为抛物线分布的等离子体 ,在几何光学的近似下 ,通过简化模型研究了毛细管放电X射线在柱状长等离子体柱中的传播与增益过程 ,并给出了抛物线近似下X射线激光的输出光强随偏转角的变化关系及偏离轴向的折射角和折射长度。

关键词：毛细管放电 X射线激光几何光学等离子体传播增益

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毛细管放电泵浦软X光激光装置

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高电压技术 2002年第B12期28卷 15-17,20页

作者：杨大为刘鹏赵永蓬王骐余祺琪中国原子能科学研究院北京102413 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室哈尔滨150001

脉冲功率技术在激光领域中得到广泛的应用 ,文中介绍毛细管放电泵浦软 X射线激光的机理及据此要求设计的高压大电流快脉冲放电泵浦软 X射线激光装置的概况。该装置利用 Blum lein线作为形成线 ,以提高输出电压幅值。采用在一个毛细管中... 详细信息

脉冲功率技术在激光领域中得到广泛的应用 ,文中介绍毛细管放电泵浦软 X射线激光的机理及据此要求设计的高压大电流快脉冲放电泵浦软 X射线激光装置的概况。该装置利用 Blum lein线作为形成线 ,以提高输出电压幅值。采用在一个毛细管中插入不同长度的电极方案 ,解决了不同毛细管长度维持放电回路电感不变的问题。经调试该装置输出电流 38k A、脉冲上升前沿 4 0 ns,满足了泵浦类氖氩 4 6 .9nm激光要求。为了在主脉冲前毛细管中产生均匀的等离子体。

关键词：毛细管放电泵浦 Blumlein形成线软X射线激光预脉冲脉冲功率技术

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毛细管放电Z箍缩等离子体雪靶模型

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中国激光 2004年第S1期31卷 103-106页

作者：程元丽李思宁王骐哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

估算了毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的放电参数,讨论了放电过程中毛细管阻抗特性的变化.并从等离子体Z箍缩效应的原理出发,根据产生高温、高密度等离子体的雪耙模型,建立了毛细管放电条件下的方程组,对等离子体柱半径及等离子体... 详细信息

估算了毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的放电参数,讨论了放电过程中毛细管阻抗特性的变化.并从等离子体Z箍缩效应的原理出发,根据产生高温、高密度等离子体的雪耙模型,建立了毛细管放电条件下的方程组,对等离子体柱半径及等离子体坍塌时间进行了计算.

关键词：等离子体毛细管放电 X射线激光 Z箍缩

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毛细管放电的X光激光若干特性及极紫外光刻光源研究

毛细管放电的X光激光若干特性及极紫外光刻光源研究

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作者：张兴强哈尔滨工业大学

学位级别：博士

极紫外光的波长越短,与软X射线的谱区重叠越多。在波长重叠的区域内,由于光束相干性的缘故,同样波长的辐射有时称为极紫外光,有时称为软X射线激光,这可能源于人们的习惯。无论称谓如何,这些短波长光源的获得主要来自于高温高密度等离子... 详细信息

极紫外光的波长越短,与软X射线的谱区重叠越多。在波长重叠的区域内,由于光束相干性的缘故,同样波长的辐射有时称为极紫外光,有时称为软X射线激光,这可能源于人们的习惯。无论称谓如何,这些短波长光源的获得主要来自于高温高密度等离子体的辐射。毛细管放电装置将电能直接转化成等离子体的辐射能,能量转换效率较高。软X射线激光的波长短,获得软X射线激光需要很高的泵浦能量;软X射线激光很容易被物质吸收,建立激光谐振腔几乎不太可能。这些不利因素长期制约着软X射线激光器的研制,特别是小型、台式、高效、经济、实用的软X射线激光器。毛细管放电软X射线激光装置的建立和成功运行,打破了禁锢其发展的坚冰,有望建成真正实用的小型高效软X射线激光器。本文在介绍X射线激光基本理论的基础上,利用实验室已出光的毛细管放电软X射线激光装置,在前期研究工作的基础上,进一步深化了软X射线激光研究。开展了预-主脉冲延时对激光输出的影响、低气压下产生激光的主脉冲电流阈值、46.9nm激光谱线的辨认等实验。发现了产生激光的预-主脉冲延时范围和最佳延时段,并揭示了预-主脉冲延时与气压的关系;在28～46Pa的氩气气压下,找到了产生激光的主脉冲电流阈值为19kA;成功辨认了毛细管放电类氖氩46.9nm激光谱线。通过改变主开关结构,研究了主开关电感对激光输出的影响。主开关支座改进后,电感下降了15%,主脉冲电流平均提高了4%,激光平均输出提高了31%,同时继承了改进前的高耐压性和出光稳定性。毛细管放电检测转接室设计将不仅能够同步检测激光能量和激光谱线,而且有可能大大提高检测的准确性。极紫外光刻技术是目前国际上的研究热门之一,使用波长很短的极紫外光将掩模板上的电路图形缩小成像在光致抗蚀剂上,不用借助分辨率增强技术,即可获得30nm以下的分辨率,有望替代ArF浸没式光刻而成为下一代光刻技术的主流。毛细管放电极紫外光源具有较高的输出功率及能量转换效率,是极紫外光刻的首选曝光光源之一。本文对毛细管放电极紫外光源的重要参数和放电条件进行了定性计算,以便为毛细管放电极紫外光源演示装置的研制提供参考。之后作者全程参与了毛细管放电极紫外光源装置的设计、安装、调试、验收及开展的气体介质放电极紫外辐射研究等工作。通过对真实负载的放电试验,预脉冲电源的放电电压7kV,电流40～60A,可单次和1～200Hz重复频率工作;主脉冲电源的放电电压30kV,电流20～40kA,也可单次和1～200Hz重复频率工作,各项放电参数达到了设计标准。在整套装置验收合格的基础上,利用已经标定的罗兰园谱仪,开展了毛细管放电极紫外光谱实验研究,观察到Ar7+、He+离子30nm左右的极紫外光辐射。最终证实:已建成的毛细管放电极紫外光源演示装置安全可靠、运行稳定,等离子体辐射光谱基本位于极紫外目标区,可以开展进一步的极紫外光输出实验。国际上有很多科研小组或团体进行极紫外光刻光源的研究,随着研究的深入,极紫外光刻光源的输出功率不断增大,目前已经达到了应用标准。但高功率光源的获得依赖于极高的重复工作频率,单次输出功率并不高。高重复频率工作对光刻过程及环境有很高的要求,这不仅增大了光刻过程的难度,而且提高了生产成本。本文提出了毛细管放电三束等离子体极紫外环带光源的设计,正是为了解决光刻光源单次输出功率小的问题。通过对毛细管放电三束等离子体形成环带光源的过程进行受力分析,定性计算了环带光源的输出参量等比较全面的设计、论证。结果表明:在相同放电总电流条件下,三束等离子体环带光源的发光体积是常用毛细管的10倍,光源的最佳收集角提高了60%,能量转换效率提高了5倍。这些定性结果预示着毛细管放电三束等离子体极紫外环带光源将有着很大的研发潜力,基础预研还有待继续深化。本论文理论、装置和实验并重,在已出光的毛细管放电软X射线激光装置上开展了进一步的实验研究;参与建立了国内首台毛细管放电极紫外光刻光源演示装置;提出了毛细管放电三束等离子体高功率（单次工作）极紫外环带光源的设计方案。这些成果为今后毛细管放电极紫外光源的深入研究奠定了坚实的基础。

关键词：毛细管放电 X射线激光极紫外光三束等离子体极紫外光源

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毛细管放电类氖氩46.9nm软X射线激光研究

毛细管放电类氖氩46.9nm软X射线激光研究

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作者：程元丽哈尔滨工业大学

学位级别：博士

X射线激光一直被认为是激光科学与技术领域中，最难实现的激光器之一，它具有很多其它波段激光器、其它技术所不可替代的优异特性。\n 毛细管放电泵浦软X射线激光是一种小型化、台式X射线激光器，它巧妙地将惯性约束核聚变中获得高... 详细信息

X射线激光一直被认为是激光科学与技术领域中，最难实现的激光器之一，它具有很多其它波段激光器、其它技术所不可替代的优异特性。\n 毛细管放电泵浦软X射线激光是一种小型化、台式X射线激光器，它巧妙地将惯性约束核聚变中获得高温、高密度等离子体的Z箍缩技术移植到细长毛细管放电中，通过毛细管放电Z箍缩作用，可以产生长达几百毫米的高温、高密度均匀等离子体柱，进而产生X光激光输出，获得的增益长度可达几百毫米，是20世纪90年代初国际上提出的一种被认为可能最早实现X光激光应用的优秀方案。94年国际上首次利用毛细管放电实现了类氖氩46.9nm激光激光输出，这之后若干小组也开展了研究工作，直到2000年、2001年才陆续又有三个小组获得了激光输出。本文介绍了在本课题组自主建造的毛细管放电装置上，获得类氖氩46.9nm激光输出的工作。\n 本文从等离子体Z箍缩效应的雪耙模型出发，分析了毛细管放电产生X光激光的基本原理；理论上，选用Cowan程序，计算了毛细管快放电条件下，类氖氩离子能级数据；根据获得的原子参数，计算了毛细管放电产生46.9nm激光输出所需的放电条件；同时利用一维磁流体力学程序（XDCH）对毛细管放电泵浦类氖氩软X光激光的模拟结果，分析了Z箍缩过程中高温高密度等离子体柱的形成，毛细管放电电子碰撞机制产生X光激光的物理过程，给出了增益曲线和放电参数对激光输出的影响，获得了Z箍缩过程产生X光激光的清晰物理图象。这些理论上的工作，为装置建造和实验研究提供了有指导意义的参数。\n 在实验装置建造方面，介绍了毛细管放电装置 Marx发生器、Blumlein传输线、预脉冲电源和延时电路部分的原理及特性；研究了毛细管的击穿特性和阻抗特性，计算了毛细管放电所需要的击穿电压和主放电电压，为装置设计提供了重要的参数；在实验过程中，围绕获取均匀箍缩等离子体柱、尽量减少管壁和电极烧蚀，提出系列建议，如采用高纯度陶瓷毛细管和高纯度钼电极放电、毛细管采用侧面密封等措施；设计、建立了毛细管放电配气系统和差分系统，保证了毛细管内 Ar气的纯度，避免了激光在传输过程中的再吸收问题；针对毛细管放电X射线辐射的特点，提出并组织建立了10-60nm平焦场光栅谱仪、5ns门控单幅相机（MCP）和低电压（-500～-1000V）工作的X射线二极管（XRD）；建立了MCP电源的触发系统。为最终实现激光输出的完备装置和相应探测设备的建立作出了重要工作。\n 从实验和理论两方面研究了装置固有的高幅值的（2～5kA）和外加的低幅值的（10～20A）两种预脉冲对毛细管放电管壁烧蚀、初始等离子体的均匀性以及出光的影响。理论及实验结果均表明，装置固有的预脉冲幅值过高，管壁烧蚀严重，形成的等离子体均匀性差，没有激光输出。而幅值为20A的预脉冲可使管壁烧蚀量大幅减小，获得的等离子体柱均匀性好，为产生X射线激光输出提供了必要条件。\n 开展了毛细管放电X光激光系列实验。首先在较高气压（～60Pa）情况下，利用XRD观察到小的尖峰输出，预示着X光激光的出现；通过调整预、主脉冲的延时、主放电电流幅值和Ar气压强等放电参数，在低气压范围（13～24Pa）获得了类氖氩46.9nm激光输出，计算激光能量约几个微焦，测得激光脉冲2ns，这是国际上第五个获得毛细管放电X光激光输出的工作；对比本人在国内和日本东京工业大学访问期间获得X光激光输出的实验结果，提出在现有装置条件下尽可能增加放电电流有可能提高出光压强、增大出光压强范围，进而提高激光输出能量，增强出光稳定性的实验方案，并最终于实验上观察到较高气压范围（26～50Pa）的激光输出，比较低气压范围下的激光输出幅值有所增加。三组实验数据的对比，预示着实验观察到了在现有装置条件下，接近获得X光激光输出的最佳工作条件。\n 利用充He气毛细管的预脉冲放电作光源，对平焦场光栅谱仪进行了标定，对毛细管放电35～50nm的谱线进行了分辨；实现了在激光产生之前对MCP电源的触发，为下一步门控测谱提供了可能。在测谱实验中，总结出现的问题，对下一步激光谱线的测量工作，提出了实验装置及实验的改进方案。\n 除此，在超短脉冲与团簇相互作用方面，采用150 fs的掺钛蓝宝石激光系统,在5×1015 W/cm2低功率密度时激励Ar和Kr团簇，利用具有空间分辨能力的平场光栅谱仪观察到4～20nm波段的软 X射线谱，在10～13nm观测到很强的Kr的软X辐射,观察到Kr的13～14价离子和Ar的11阶离子辐射，实验结果说明团簇的形成大幅度地提高了对激光能量的吸收效率，利用超短脉冲激光与团簇相互作用产生X射线激光，有望大幅提高能量转换效率。\n 本论文理论、装置与实验研究密切结合，在自主研制的装置上开展了毛细管放电X光激光研究，获得毛细管放电

关键词： X光激光 Z箍缩毛细管放电类氖氩超短脉冲强激光

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毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源研究

毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源研究

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作者：徐强哈尔滨工业大学

学位级别：博士

为了实现更小特征尺寸的集成电路，采用更短曝光波长的下一代光刻技术被提出来。极紫外(EUV)光刻相比其他下一代光刻技术，在光学光刻技术上的延续性较好，是目前发展的一种主要技术方案。根据实际应用需求，目前极紫外光刻光源主要沿... 详细信息

为了实现更小特征尺寸的集成电路，采用更短曝光波长的下一代光刻技术被提出来。极紫外(EUV)光刻相比其他下一代光刻技术，在光学光刻技术上的延续性较好，是目前发展的一种主要技术方案。根据实际应用需求，目前极紫外光刻光源主要沿着两条路线发展：满足大规模工业生产需求的高功率、高重复频率光源；用于光刻机中光学系统、掩膜版、光刻胶等系统检测用的中小功率光源。后者要求光源具有较高的功率稳定性和适中的光源功率，同时要求光源结构简单、工作成本较低。毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源具有结构较为简单、稳定性好、收集效率较高等优点，是目前实现检测用的中小功率光源主要技术方案之一。关于毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源，系统的机理研究、良好的放电结构和工作参数，是实现功率较高、稳定性良好的13.5nm(2%带宽)辐射光输出的关键。围绕这一目标，本文开展了EUV光源理论分析、实验装置的改造、EUV光源实验研究和1kHz光源设计及建造等四方面的研究工作，以实现较高功率和稳定性的13.5nm(2%带宽)辐射光输出。在理论方面，本文采用Cowan程序计算了Xe离子能级参数。采用碰撞-辐射模型模拟了不同条件下等离子体中不同价态离子丰度分布。根据离子能级参数和丰度分布计算结果，考虑谱线展宽的影响，结合离子丰度分布计算结果，模拟了不同条件下辐射光谱的变化。采用雪耙模型模拟了毛细管放电Xe等离子体EUV光源中的Z箍缩过程，分析了箍缩过程中存在的多次箍缩效应。同时，深入分析了不同电流、气压和毛细管内径等参数，对等离子体Z箍缩过程的影响。结合光学收集系统相关参数，计算了不同毛细管内径和等离子体长度对收集效率和中间焦点处功率的影响。毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源实验装置，主要包括电源系统、放电系统、充配气系统、真空系统、探测系统等五部分。本文针对光源工作中出现的问题做出了相应的改进，以满足放电过程中实现较高功率和稳定性的极紫外辐射的要求。改造后的结构可以实现等离子体的有效箍缩，实现了EUV辐射光输出。实验上，系统地研究了预脉冲放电对辐射光谱和光源的时间及功率稳定性的影响，为后续采用预-主脉冲联合放电提供了实验依据。在此基础上，结合理论分析，系统地研究了主脉冲电流幅值、Xe气流量、毛细管内径、辅助气体和等离子体长度等参数对Xe等离子体EUV光谱的影响，优化了上述实验参数。详细的测量了各种实验参数对13.5nm(2%带宽)辐射信号时间特性的影响，深入分析了毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源物理机制。实验发现大电流、低气压时13.5nm(2%带宽)辐射信号时间特性存在多个峰值，但目前国际上并没有系统的研究和解释，本文结合理论模拟，证实了多峰现象来源于等离子体的多次箍缩。Xe气中掺入He气可以提高13.5nm(2%带宽)辐射强度，本文通过在Xe气中掺入不同比例He气，优化了He与Xe的流量比，并对比掺入He、Ne和Ar等气体时的光谱及13.5nm(2%带宽)时间特性，解释了掺入He气提高13.5nm(2%带宽)辐射强度的物理机制。在前期实验和理论研究的基础上，设计建造了一套1kHz毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源，主要包括电源系统、放电系统、充配气系统、真空系统、探测系统、冷却系统、光学收集系统和去碎屑系统等。独立测试了各关键部件的性能，测试结果表明，均基本满足设计指标和实验要求。完成了系统的集成，并在单脉冲和重复频率条件下Xe气放电，实现了13.5nm辐射光输出，优化了Xe气流量和掺入He气比例。

关键词：毛细管放电 Z箍缩 EUV光源放电等离子体 13.5nm辐射

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毛细管放电46.9nm激光与固体靶相互作用的研究

毛细管放电46.9nm激光与固体靶相互作用的研究

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作者：崔怀愈哈尔滨工业大学

学位级别：博士

近年来,激光领域热衷于将激光光源的波长推进到更短的范围内。短波长激光光源的发展催生了国际上相关领域对软X射线激光与物质相互作用方面的研究热情。由于软X射线激光具有更高的光子能量,这意味着其与物质的相互作用过程与传统的长波... 详细信息

近年来,激光领域热衷于将激光光源的波长推进到更短的范围内。短波长激光光源的发展催生了国际上相关领域对软X射线激光与物质相互作用方面的研究热情。由于软X射线激光具有更高的光子能量,这意味着其与物质的相互作用过程与传统的长波长激光有着本质的区别。对软X射线激光与物质相互作用过程的探索,对材料微纳米加工以及探究物质微观特性等方面有着重要的意义。本论文在理论和实验方面对毛细管放电46.9nm软X射线激光与固体靶相互作用的过程进行了探索和研究。理论上,详细探讨了热效应在软X射线激光与固体靶相互作用的过程中所起的作用。根据46.9nm激光光子能量高的特点,忽略靶面附近等离子体屏蔽效应,建立含有热源项的热传导公式。利用COMSOL Multiphysics软件计算激光照射中及照射后靶材表层的温度分布及热弹性力分布,分析热效应对相互作用过程的影响。实验上,系统研究了软X射线激光与不同类型材料相互作用的过程。利用46.9nm激光照射导体（Cu）、半导体（Si）以及宽能带隙电介质（BaF2、LiF、SiO2和熔融石英）材料,得到不同实验条件下各种材料表面损伤结果,分析相互作用过程中的损伤机理。在理论方面,建立符合毛细管放电46.9nm激光特性参数的热源项函数,针对不同的材料选择不同的吸收系数及反射率。一方面模拟不同靶材的靶面及内部由激光照射引起的温度变化。根据模拟计算的结果,考虑热效应在激光与不同靶材相互作用过程中所占比例的不同,分析激光辐照下不同材料的表面损伤情况。分析认为,相比于实验中所用的其他材料,激光的辐照更易引起Cu靶表面的熔化乃至溅射。另一方面模拟不同靶材所受激光照射引起的热弹性力分布。根据模拟计算的结果,结合各种材料的特性,分析激光辐照下不同材料的表面损伤情况。分析认为,相比于实验中所用的其他材料,激光的辐照更易导致离子晶体BaF2以及LiF的表面碎裂。在实验方面,首先利用Ce:YAG荧光屏对毛细管放电46.9nm激光原始光斑进行了系统检测,研究了毛细管内Ar气初始气压以及工作介质的增益长度对原始光斑形状的影响。之后分析并选择了对46.9nm激光的聚焦方法,对聚焦光路进行了模拟,并测量了沿光轴不同位置的聚焦光斑。通过理论模拟和实验操作精确定位了聚焦光路对46.9nm激光的焦点位置。理论模拟和实验测量的聚焦光斑形状吻合良好。在系统分析了46.9nm激光的原始光斑和聚焦光斑后,在不同条件下对Si、Cu以及四种宽能带隙电介质材料与46.9nm激光的相互作用进行了实验研究。实验得出在不同激光脉冲数、不同激光能量密度等条件下靶材对激光照射的不同表面反应。其中,在Cu靶表面的损伤区域内检测到熔化痕迹及溅射后重新固化形成的微纳颗粒,在BaF2和LiF的损伤区域内检测到由热弹性力导致的碎裂痕迹,实验现象与理论计算的预期相符。由于46.9nm激光在对宽能带隙电介质材料进行损伤的方面有着明显的优势,因此着重研究了46.9nm激光与宽能带隙电介质材料相互作用的过程。测量了四种宽能带隙电介质材料在不同能量密度、不同靶面初始温度等实验条件下的烧蚀速率。针对BaF2损伤区域内稳定出现的微纳米尺寸周期性表面结构进行了实验分析,实验得出微纳结构的周期与辐射源激光的能量密度直接相关,并随激光能量密度的升高而增大,与激光作用脉冲数无关。微纳结构的方向与靶材表面晶体特性有关,与46.9nm激光光斑的旋转与否无关。本文在理论中,通过计算对46.9nm激光与不同类型材料的损伤结果进行了预测,并与相应的实验结果相吻合,验证了热效应在软X射线激光与固体靶相互作用过程中所起的作用。在实验中,利用超环面镜和SiC球面反射镜,建立了两套针对毛细管放电46.9nm激光的聚焦方式,实验验证了两种聚焦方式的聚焦效果。上述两种聚焦方式,在一定程度上弥补了国际上普遍使用的多层膜球面反射镜聚焦方式的不足。另外,研究了一种利用46.9nm激光在宽能带隙电介质材料BaF2表面形成周期性微纳结构的方法,能够控制并减小微纳结构的尺寸。这对利用46.9nm激光对宽能带隙电介质材料进行微纳加工等方面的应用研究有一定的推动作用,也促进了毛细管放电软X射线激光的发展。

关键词：毛细管放电软X射线激光相互作用热过程微纳结构

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毛细管放电类氖氩46.9nm激光双程放大和多程放大研究

毛细管放电类氖氩46.9nm激光双程放大和多程放大研究

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作者：赵东迪哈尔滨工业大学

学位级别：博士

46.9nm软X射线激光具有波长短、单光子能量高等优点,目前已经被应用于激光微纳加工、激光显微成像等多个领域。受限于很难找到合适的后反镜与输出镜,目前国际上以等离子体为增益介质的软X射线激光普遍采用无谐振腔的工作模式,并称之为... 详细信息

46.9nm软X射线激光具有波长短、单光子能量高等优点,目前已经被应用于激光微纳加工、激光显微成像等多个领域。受限于很难找到合适的后反镜与输出镜,目前国际上以等离子体为增益介质的软X射线激光普遍采用无谐振腔的工作模式,并称之为单程放大激光。在软X射线领域,将使用后反镜实现的半腔输出模式的激光称为双程放大激光,将使用谐振腔获得的激光称为多程放大激光。由于使用谐振腔有利于提高软X射线的性能,所以实现软X射线的双程放大和多程放大具有重要的意义。本论文从理论与实验两个方面对46.9nm的双程放大和多程放大进行了详细的研究。在理论方面,构建了46.9nm激光的双程和多程放大激光空间分布的理论模型,用以研究等离子体柱中的电子密度分布对46.9nm激光双程放大、多程放大的影响。在实验方面,对影响46.9nm激光空间分布的因素进行了深入的研究,在此基础上,选择合适的后反镜和输出镜,实现了46.9nm激光的双程放大和多程放大。在理论方面,建立了46.9nm激光的双程放大和多程放大理论模型。利用该理论模型,详细计算了等离子体柱的电子密度分布对46.9nm激光双程放大和多程放大的影响,研究更加适合进行激光多程放大的电子密度分布。此外,还利用46.9nm激光的双程放大和多程放大模型对实验中用到的谐振腔的腔型、腔镜的距离等方面进行了模拟计算,探究更加适合进行46.9nm激光多程放大的谐振腔。在实验方面,首先对影响单程放大46.9nm激光空间分布的实验条件进行了详细的研究,研究结果表明,引入辅助气体He或者改变预-主脉冲延迟时间都可以改变单程放大46.9nm激光的空间分布。通过改变上述两种条件可以获得单环型、双环型和带有中心峰的环型光斑。在研究中还发现,引入适量的辅助气体He能够提高46.9nm激光脉冲幅值,最高可获得脉冲幅值为单程放大输出激光脉冲幅值1.3倍的激光输出。此外,使用理论模型对单程放大激光光斑进行了模拟对比,对产生激光时的电子密度分布进行了理论研究。然后采用平面Si C反射镜为后反镜研究了双程放大46.9nm激光的特性。通过引入辅助气体He和改变预-主脉冲延迟时间的方式,改变单程放大46.9nm激光的空间分布,分别研究了不同单程放大46.9nm激光空间分布对应的双程放大46.9nm激光的时间特性和空间特性,获得了能量为1.1m J的双程放大46.9nm激光输出。此外,还使用46.9nm激光的双程放大模型对测得的激光光斑进行了模拟对比,对单程放大研究中使用理论模型得到的电子密度分布进行进一步的验证,对不同实验条件对双程放大46.9nm激光产生影响的原因进行了相应的分析。最后采用平-平谐振腔研究了46.9nm的多程放大。后反镜和输出镜均采用Si C反射镜,考虑到46.9nm激光会被绝大多数材料吸收,输出镜选取了在中心开孔的方式来输出46.9nm激光。通过引入辅助气体He和改变预-主脉冲延迟时间的方式,改变单程放大46.9nm激光的空间分布,分别研究了相应的多程放大46.9nm激光特性。在实验中,成功获得了三程和四程放大46.9nm激光,证明了等离子体柱对46.9nm激光的增益持续时间至少为6ns。此外,本论文还提出了仅反射光斑中心的输出镜方案,并使用扇形的Si C反射镜进行了验证实验,获得了相比中心开孔输出镜时光强更高的三程放大46.9nm激光输出。本论文对46.9nm激光的双程放大与多程放大进行了详细的研究,实现46.9nm激光的双程放大与多程放大有望提高46.9nm激光能量、改善光束质量、提高空间相干性,对46.9nm激光的发展有重要意义。

关键词： 46.9nm激光毛细管放电类氖氩双程放大多程放大

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毛细管放电泵浦X光激光装置及荧光谱实验研究

毛细管放电泵浦X光激光装置及荧光谱实验研究

引用

作者：刘鹏哈尔滨工业大学

学位级别：博士

毛细管放电泵浦软X射线激光是一种小型、台式X射线激光,具有重大的学术价值和实用性.该文介绍了我们对毛细管放电X光激光进行的研究在理论、装置和实验三方面所取得的进展.该论文采用理论、装置与实验研究密切结合的方式,开展了毛细管放... 详细信息

毛细管放电泵浦软X射线激光是一种小型、台式X射线激光,具有重大的学术价值和实用性.该文介绍了我们对毛细管放电X光激光进行的研究在理论、装置和实验三方面所取得的进展.该论文采用理论、装置与实验研究密切结合的方式,开展了毛细管放电X 光激光的研究工作,并建立了一台用于泵浦X光激光的毛细管放电装置,而在实验中获得的一些基本参数及遇到的技术问题的解决,将为进一步开展电子碰撞机制类氖氩46.9nm软X射线激光研究做好准备.

关键词：毛细管放电 X光激光 Z箍缩 Blumlein传输线电子碰撞

来源：评论

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