超高功率超短脉冲发展的现状及相关科学问题

超高功率超短脉冲激光系统在其聚焦焦点附近可以实现高达1022-24 W/cm2的峰值功率输出,为强场物理实验研究,以及实验室内模拟极端环境下的天体物理条件提供了直接的实现方案.自从国际上首次提出了建造EW激光的概念,即输出总功率达到1018 W的大型激光系统后,国际上很多国家都在设计和建造大规模的超高功率超短脉冲激光系统.本文简要介绍了国际上这种规模激光系统的发展状况,并结合国内超高功率高能超短脉冲激光的发展,对超高功率超短脉冲激光系统发展中相关技术问题进行阐述.     

串联电脉冲沉积Ni20Cr弥散Y2O3微晶涂层及其高温氧化性能

提出了一种把脉冲电源的输出两极均作为沉积电极、被处理试样作为一种感应电极、利用产生的串联脉冲放电沉积金属涂层的新技术. 通过“针-板-针”电极系统的放电电压-放电间隙测量实验证实了上述串联脉冲放电的物理过程. 采用振动式串联电脉冲沉积设备在Ni20Cr合金基体上成功地制备出了Ni20Cr微晶涂层和Ni20Cr弥散Y₂O₃微晶涂层. 950℃空气中的高温氧化实验结果表明, Ni20Cr合金微晶涂层极大地提高了基体合金的抗高温氧化性能, 同时还证实在微晶涂层中施加细小弥散Y₂O₃颗粒有助于进一步降低涂层的氧化速率及提高氧化膜的抗剥落性能.     

我国一批原创性成果产生重要国际影响

“十五”期间，我国重点基础研究计划（973计划）取得了一批阶段性研究成果，在国民经济与社会发展中的重要作用正日益显露。一批创新成果在国际学术界产生重要影响。在纳米科学、生命科学、信息科学、地球科学、数学、物理学和化学等学科的若干领域取得一批原创性成果，在SCIENCE、NATURE及相关学科一流杂志发表了系列重要论文，在国际上占据了重要的一席之地。非线性光学晶体、量子信息和通信、超强超短激光等方面研究居国际前列；纳米材料和纳米结构、蛋白质结构与功能、脑与认知、     

GT干涉仪压缩光脉冲的理论和实验研究

对增益开关半导体激光器产生的有啁啾光脉冲经ＧＴ干涉仪的脉定压缩效应进行了理论和实验研究。ＧＴ干涉仪由相互平行的全反射镜和部分反射镜组成。干涉仪的反射率恒等于１，其色散曲线呈周期性变化。在一个周期内，色散有正有负。调节二镜间距，使其具有适当的色散特性，可用来压缩光脉冲。理论计算和实验结果均表明，压缩后光脉冲形状随ＧＴ干涉仪反射镜间距的变化而变化。在某种情况下，光脉冲呈分裂状。在适当的条件下，可得到很好的压缩效果。实验得到最窄光脉冲的脉宽为 ５．５ ｐｓ，压缩比为 ８．４。     

电脉冲改善HRB335钢宏观凝固组织的作用

采用正交实验方法对hRB335钢进行电脉冲处理.考虑了最大脉冲电流、频率和处理时间的搭配作用,得出实验条件下的最佳参数范围.通过和前人结果的分析比较得出电脉冲效果可能与钢种无关的初步结论,以及对树枝晶打断理论的不同观点,指出实验过程中液面波动现象是金属中溶入了过多的氧所致.     

重熔过共晶Fe-C-B合金初生Fe2B的凝固遗传及消除

通过重熔和施加脉冲电流,研究了过共晶Fe-C-B合金凝固组织中初生Fe2B的遗传性和消除方法.当不施加电脉冲时,重熔难以有效消除过共晶Fe-C-B合金初生Fe2B的凝固遗传性.重熔温度较低时施加电脉冲影响凝固组织中初生Fe2B的空间分布但不改变其长杆状形态.提高重熔温度并施加电脉冲能消除凝固组织遗传的影响,使Fe2B由长杆状转变为颗粒状,并明显减少Fe2B的析出.     

超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传输特性

用一维粒子模拟研究了超短激光脉冲在非均匀等离子体中传输时产生的光孤子结构和脉冲的分裂现象.比较了不同的激光强度和等离子体密度梯度对脉冲传播的影响.研究表明:超短激光脉冲在非均匀等离子体中传播时能产生传输的类孤子结构;随着入射激光强度的增大,等离子体对激光的反射密度反而减小,孤子脉冲的平均传播速度也减小;随着等离子体密度梯度的增大,等离子体对激光的反射密度变大,孤子脉冲的平均传播速度减小,孤子脉冲传播到高密度梯度的等离子体区域时,发生了全反射,反射的孤子脉冲在传播过程中由于能量的损失,低频脉冲被等离子体俘获,形成后孤子,而高频脉冲则继续传播,使得脉冲分裂.     

超短脉冲的谱线宽度对衍射场时空分布的影响

基于经典的标量衍射理论,分析了超宽频带电磁脉冲在远场的时间和空间特性,计算了脉冲的频宽和中心频率比值的变化对衍射空间分布的影响。当电磁脉冲的频宽大于其中心频率时,其远场的衍射分布较单色光的情况明显变窄。     

电脉冲作用下Al-22％Si合金的价电子理论研究

基于固体与分子经验电子理论（EET）,计算了Al—22％Si合金熔体相价电子结构参数,研究了铝硅合金熔体基元键络对温度（能量）变化的敏感性及其对组织形态的影响．结果表明,低过热铝硅合金熔体中n4值较大的Si-Si团簇为过共晶铝硅合金初生硅形核提供了核心,对其周围的Al—Si团簇产生强烈的“类拖曳”效应;熔体温度的变化较明显地影响了该核心键络的稳定性,从而影响了组织形态;脉冲电场作用于合金熔体后,不可恢复地改变了Si-Si团簇键络稳定性,从而对合金凝固组织形态起到变质作用,施加电脉冲的能量越高,Si—Si团簇越不稳定,电脉冲孕育效果越显著．     

超短余弦-高斯脉冲的能量分析

研究了超短余弦-高斯脉冲的能量与绝对相位以及余弦函数的参数之间的关系,给出了余弦-高斯脉冲能量的解析表达式.研究结果表明,当脉冲宽度较小时,绝对相位对脉冲能量有很大影响;余弦函数的参数Ω在一定取值范围内对脉冲能量也有很大影响,它会导致脉冲宽度大于一个光学振荡周期的几周期余弦-高斯脉冲能量有较大的变化.