激光消融速率研究：波长、靶形状的影响

"本文主要探讨了激光波长和靶的几何形状如何影响质量消融速率，通过对1.05微米、0.53微米和0.35微米激光作用于球形靶和平面靶的实验，揭示了质量消融速率与激光强度的关系，并分析了消融压力的计算及其在激光驱动聚变中的关键作用。同时，提到了过去通过离子发射和X射线光谱测量质量消融速率的方法，并介绍了新的高时间分辨率X射线光谱和离子发射技术的应用。" 激光消融是激光与物质相互作用的重要过程，其速率受到激光波长和靶材性质的影响。本研究中，不同波长的激光（1.05微米、0.53微米和0.35微米）被用来驱动质量消融，结果显示，对于球形靶和平面靶，质量消融速率与激光强度（I）的关系存在差异，球形靶表现为IO.7，而平面靶为Io.a。这种差异主要是因为平面靶在激光作用下存在横向能量损失，导致消融效率降低。 消融压力是衡量激光与靶材相互作用强度的关键参数，对于优化激光驱动聚变过程至关重要。通常，消融压力可以通过反冲动量、冲击波速度、离子测量或光谱学方法来推算。质量消融速率（p）作为计算消融压力的基础，对物质内部的传输过程非常敏感。 在过去的测量方法中，质量消融速率依赖于离子发射的X射线光谱、时间积分的X射线光谱和时间分辨的X射线滤片测量。然而，本文采用高时间分辨率X射线光谱和离子发射的新技术，首次直接测得了不同波长激光作用下的质量消融速率，这为更精确地理解和控制激光与靶材的相互作用提供了可能。 集成光学技术在这方面的研究中也起到了重要作用，例如用于快速内腔调制和脉动激光器的开发。例如，泽罗克斯公司的报告提到，光学注入技术已在糯合激光器中实现，而分段接触技术则被用于提升GalnAsP激光器的调制速率，甚至达到了2.6千兆赫。此外，这些技术还被应用于研究GaAs激光器的光开关和双稳态特性。 尽管已经取得了一定的进展，但集成光学领域仍有大量工作要做。未来的研究将集中在材料科学和器件制造工艺的改进上，以实现更复杂的功能，如集成光学波谱分析仪、A/D转换器、环形干涉仪传感器和高速脉冲GaAs激光器等。这些进展将推动集成光学在光电系统中发挥更为关键的作用。