[发明专利]反射镜双程放大软X射线激光出光靶装置及调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及软X射线激光装置，特别是一种反射镜双程放大软X射线激光出光靶装置及调节方法。

背景技术

软X射线激光(SXRL)具有波长短、亮度高、带宽窄、相干性强的特点，在物理学、化学、生物学、材料学以及惯性约束聚变(ICF)等研究领域中具有广泛的应用。实验室软X射线激光研究，旨在获得高强度、短波长、强相干的软X射线激光输出，为各种应用研究提供更好的光源。

软X射线激光的实现比普通激光困难得多，原因主要是：一方面对驱动源要求高；另一方面则是无腔运转模式。对于X射线激光来说，实现腔式运转有很大难度，一是增益介质的维持时间非常短，多通不能有效增加增益介质长度，二是光学反射元件的缺乏，谐振腔端使用的反射镜反射效率较低，难以有效地发挥谐振腔的作用。所以，软X射线激光通常采用无腔的单程自发辐射放大(ASE)方式。然而，激光线聚焦驱动平面靶等离子体对软X射线激光的传播具有强烈的折射效应，靶不宜太长。研究表明，双靶以及多靶的对接或串接技术可以有效地增加增益介质长度，提高软X射线激光的输出强度。为使增益介质的长度得到进一步增加，在多靶对串接技术的基础上通过增加多层膜反射镜形成双程放大模式，达到部分增加增益介质长度是一个可行的技术途径。实验证明，反射镜双程放大确实能够进一步提高软X射线激光的输出强度。

软X射线激光实验中一个关键的技术问题是出光靶与驱动激光之间的耦合，一般需要建立实验室装调监测系统和靶室调节监测系统，借助平行光管对出光靶装置进行靶位参数调节。然而，反射镜双程放大软X射线激光出光靶装置中多层膜反射镜遮挡了其后面的第六平行光管的视线。在进行靶室在线调节时，无法在第六平行光管视场中直接观察到各出光靶之间的排布情况，增加了靶室在线调节的难度。如果不解决这个问题，就不能做到出光靶与驱动激光之间的精确耦合，甚至与不加反射镜相比，增加反射镜反而会降低软X射线激光的输出强度。

20世纪90年代在“神光”装置上进行的反射镜双程放大软X射线激光实验中(参见文献：王世绩等，强激光与离子束，1991，5(4)：558)，针对该问题通常采取的解决方案是在多层膜反射镜背面刻上十字刻线，以十字刻线为基准进行靶室的在线调节，如图5所示。其调节方法简单表述如下：

一、离线调节：

在串对接的四块出光靶完成实验室装调之后，把反射镜装进相应的反射镜架，调节反射镜架的平动和转动，使其背面的十字刻线中心落在正对着的平行光管的光轴上，并使它的法线与该平行光管的光轴成设定的角度，反射镜背面要求与正面精确平行。把实验室装调好的出光靶装置上的多层膜反射镜平移开，使反射镜不遮挡平行光管的视线，再将整个出光靶装置安放到靶室里。

二、在线调节：

保持出光靶的相对位置不变，调整出光靶装置的姿态，使出光靶504的工作面落在第九平行光管508的光轴上。然后，平移多层膜反射镜505，使其背面的十字刻线中心也落在第九平行光管508的光轴上。

以上调节方法在于阐明该方案的基本思想。该方案中离线调节较为简单，但在线调节起来不方便，而且稳定性较差。在线调节过程中平移多层膜反射镜505是在靶室中进行的，容易对出光靶姿态产生影响，在完成多层膜反射镜505平移操作之后，由于多层膜反射镜505遮挡了第九平行光管508的视线，无法通过第九平行光管508对出光靶装置进行有效地实时监测。在调节过程中出光靶的姿态若发生改变会影响各出光靶与驱动激光之间的耦合。

发明内容

为了克服多层膜反射镜遮挡其后面平行光管视线的不利影响，本发明提供一种反射镜双程放大软X射线激光出光靶装置及调节方法。该装置能够有效解决靶室在线调节过程中反射镜遮挡其后面平行光管视线的问题，并且可以对出光靶装置的姿态进行有效地实时监测。

本发明的技术解决方案如下：