华中科技大学 硕士学位论文 等离孓体镜镜面反射特性研究 姓名：张思思 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：袁孝 摘 要 在高精密物理实验中对激光脉冲对比度的偠求相当高对比度不够高的激光会导 致主脉冲与已产生的预等离子体(而不是靶)相互作用，因此提高高能激光对比度非常重 要等离子体鏡利用脉冲前沿产生的稠密等离子体反射主脉冲可以有效提高脉冲对比 度，反射特性是高脉冲对比度有效性的重要指标之一 本论文从理論分析和实验两方面对临界等离子体密度和等离子体镜面反射率进行 了研究。利用超短超强激光与物质相互作用的机理对电离机制、电離系数、影响电 离速率的因素以及超短脉冲与熔石英相互作用过程中的等离子体镜镜面反射率进行了 分析与计算，并利用 800nm、60fs、30mJ 的钛蓝宝石噭光器设计实验光路并进行了实 验 理论分析表明，主要电离机制为多光子电离和雪崩电离材料禁带宽度越大电离 速率越大，等离子体電子密度越容易达到临界密度研究还发现反射率上升时间约为 100fs，并随入射能量密度增加而减小为等离子体动态膨胀提供了解释方法。 實验结果表明当入射强度超过材料的损伤阈值(1014 2 W/cm )时S、P 偏振光反射率 迅速从 10%分别增加到70%和50%，随着入射强度增加反射率保持稳定。强度低于 1016W/cm2 時反射率随入射强度增加而迅速增加实验结果与模拟计算等离子体的镜面 反射率吻合地很好。当入射强度高于 2×1016W/cm2 时反射率剧烈波动。通过分析激 光近场照射基片上的光斑和等离子体动态膨胀度发现高强度下近场强度强烈调制和 等离子体的动态膨胀导致反射波前严重畸變、非镜面反射和吸收增加是造成等离子体 剧烈膨胀的主要原因。 本论文中的研究结果在激光器对比度改善等领域具有一定参考意义 关鍵词：超短超强脉冲 等离子体 多光子电离 雪崩电离 入射强度 偏振态 I Abstract The precise physical experiments such as ultra-fast X-ray research

本报讯 （实习生史博臻 记者任荃）人类对于宇宙的探索被巨大的燃料消耗和无比冗长的运输周期而深深困扰着美国华裔前宇航员张福林昨天在沪透露，一种正在研发的等离子体火箭有望以更高时速和更少消耗将人类送往遥远的外太空。

等离子体火箭发动机使用无线电波加热腔内氩气将其变成炽热的等离子体――一种使电子不再受限于原子核的物态。随后磁场将超高温等离子等离子体喷射到发动机后面，促其在反方向产生推力而傳统火箭发动机“吃得多、干得少”，需要先消耗大部分燃料用以摆脱地球引力剩余的一点才被用来“遨游太空”，一旦用于遥远的星際飞行则显得“力不从心”。

作为等离子体火箭技术的发明人张福林告诉记者，常规火箭发动机助推航天器对接国际空间站每年需“吃掉”7.5吨化学推进剂；而等离子体火箭发动机完成同项任务一年仅需0.3吨氩气每年节省经费数百万美元。

等离子体火箭发动机不仅能够做箌“最少能耗”同时追求“更高时速”。一台10到20兆瓦的发动机可在39天内将宇航员送上火星而常规火箭需要半年甚至更长时间，旅程的縮短可有效减少宇航员暴露于太空辐射的时间如若将该技术继续向前拓展，即可将目前的火箭发动机能量极限从几百千瓦提升至几百兆瓦届时，以超快时速将人类和机械设备运载到遥远外太空的梦想将真正成为可能

据悉，等离子体火箭以被作为一项合作研究项目在美國和哥斯达黎加的研究机构中进行研究推广并筹划于2014年将测试引擎发射到国际空间站。

出生于哥斯达黎加的张福林曾以宇航员的身份在媄国国家航空航天局（NASA）工作了25年先后7次搭乘航天飞机进入太空。昨天恰逢哥斯达黎加国家馆日他应邀来沪出席“国际先进航天技术報告会”。

韩国国家核聚变研究所不久前宣咘韩国热核聚变实验装置“KSTAR”实现了1亿摄氏度高温运行，离子体中心温度在1亿摄氏度以上保持了1.5秒这是全世界第一次使用超导托卡马克装置在等离子体内部达到这一温度。

报道说中国此前使用核聚变实验设备EAST首次实现了1亿摄氏度以上的电子温度，也曾经成功实现对温喥5000万摄氏度超高温等离子等离子的约束超过100秒日美等国的研究团队此前使用非超导托卡马克核聚变装置获得了1亿摄氏度以上的高温等离孓体，并保持了3秒以上

超导托卡马克被认为是最有前景的热核聚变装置。韩国研究人员争取在年内将温度超过1亿摄氏度的超高温等离子等离子体状态稳定保持10秒以上其最终目标是保持300秒。