周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析，从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论. 计算显示，在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0.01的情况下，用包含1.5个光周期的激光脉冲，可获得0.2as(半高全宽)的散射脉冲输出. 还对光场载波包络初相φ_ce和电子进入光场的初相φ_in对散射脉冲的影响作了分析讨论，结果表明，在适当的φ_ce和φ_in条件下，能实现单个阿秒脉冲输出，并可对脉冲宽度和频率进行调谐. 关键词： 线性Thomson散射 周期量级激光脉冲 载波包络初相 阿秒脉冲     

超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性

运用数值方法研究了超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性.当激光脉冲能量相对较弱时,适当的脉冲面积可以实现自感应透明;激光脉冲能量逐渐增强,脉冲将产生分裂.脉冲分裂的基本面积（即脉冲实现稳定传播的最小面积）与二能级系统不同,而是A₀=2π/κ,与激发态的能级个数和跃迁偶极矩密切相关.由于分裂和吸收,超短激光脉冲传输了一段距离以后,将演化为一个脉冲宽度更窄、峰值强度更高且面积为A₀的超短激光脉冲. 关键词： 超短激光脉冲 多能级系统 特征时间     

初始相位对周期量级激光脉冲Thomson散射特性的影响

 用电子Thomson散射的经典理论,研究了周期量级激光脉冲作用下电子Thomson散射的特性,讨论了不同激光强度下,激光脉冲的初始相位对电子辐射的空间分布以及特定方向上频谱分布特性的影响。计算表明:对弱激光脉冲,电子辐射的空间分布类似于偶极天线的对称双叶结构,初始相位对电子的辐射几乎没有影响;而对强激光脉冲,电子辐射的空间分布出现了三叶结构,初始相位对电子的辐射影响非常显著。     

高次谐波辐射发射特性研究

报告由不同脉冲宽度(半高宽,FWHM)和不同载波-包络相位(CEP,Φ)的激光产生的高次谐波辐射能量输出时间特性即发射特性的研究结果. 计算表明,由宽度为几个周期的激光产生的高次谐波辐射的截止能量明显低于由无限长脉冲宽度激光产生的截止能量ω_max=3.17U_p+I_p(其中ω_max为光子角频率,U_p和I_p分别为激光有质动力势和原子的电离能). 例如,由两周期(FWHM),Φ＝15°的激光产生的高次谐波辐射的截止能量为ω_max=2.90U_p+I_p,此时发射特性单脉冲(即分布单脉冲)具有最大的能量带宽0.86U_p. 脉冲中心位置的载波相位和时间宽度分别为0.94rad(弧度)和1.29rad. 而该激光脉冲在Φ＝-75°时能产生截止能量为ω_max=2.70U_p+I_p,最大能量带宽为0.70U_p的双分布脉冲,其中心位置分别为-0.58rad和2.43rad,宽度分别为1.22rad和1.33rad. 随着激光脉冲宽度的增加,分布单脉冲的能量带宽比时间宽度下降得更快. 对于一定宽度的激光脉冲,所产生的分布单脉冲的能量带宽和时间宽度的CEP依赖性显示出180°的周期结构. 利用这个有趣的特点,在实验上可以通过调节CEP来选择分布脉冲的能量参数,也可用来定位和控制阿秒脉冲的时间参数. 理论分析指出,只要选择合适的阿秒X射线能量带宽,CEP不稳定性对于光电子谱和测量结果的影响将大为降低,甚至在最大程度上消除这种影响. 这些研究结果不仅有助于在物理上深入了解高次谐波辐射的动力学过程,而且对于进一步在实验上优化和选择阿秒单脉冲和双脉冲具有重要的参考和指导意义. 关键词： 高次谐波产生 鞍点方法 谐波发射特性 分布脉冲     

不同波长激光激发下C6H12受激拉曼散射模式竞争

发现不同波长激光激发下C₆H₁₂的受激拉曼散射模式竞争现象. 在不同波长的激光激发下，不同拉曼模式的Stokes光占优势. 短波长(404，532nm)激光激发时小频移模式ω₁(802cm^-1)为弱增益模式，大频移模式ω₂(2852—3038cm^-1)为强增益模， 主要产生ω₂模式的Stokes光. 长波长(80 关键词： 模式竞争 6H₁₂')" href="#">C₆H₁₂ 受激拉曼散射     

磁场微重力效应的研究

将导电的液体置于磁场中,使导电液体中浮力驱动的自然对流减弱甚至消失,在导电液体中制造出了二级微重力效应,将这种情况称为磁场微重力效应.通过研究导电液体自然对流驱动力的无量纲Grashof数的变化,发现微重力效应的水平可以用公式g_m＝（β₀/β_m）（ν₀ /ν_m）²g₀ 计算,如果略去一次项,则可用g_m＝（ν₀ /ν_m）²g₀来估算.测量研究了不同磁场条件下硅熔体的磁黏度,估算不同磁场强度对应的磁场微重力水平后,发现估算结果与实验结果基本符合. 关键词： 磁场 二级微重力效应 Grashof数 微重力水平     

Effects of an electromagnetic field on intracellular calcium oscillations in a cell with external noise

Intracellular calcium ion concentration oscillation in a cell subjected to external noise and irradiated by an electromagnetic field is considered. The effects of the intensity E₀, the polar angle θ and the frequency omega of the external electric field on steady-state probability distribution and the mean Ca²⁺ concentration, respectively, are investigated by a numerical calculation method. The results indicate that (i) variation of ω cannot affect the intracellular calcium oscillation; (ii) the steady-state probability distribution presents a meaningful modification due to the variations of E₀ and θ, while variation of θ does not affect the steady-state probability distribution under the condition of a small E₀, and E₀ cannot affect the steady-state probability distribution either when θ = π/2; (iii) the mean Ca²⁺ concentration increases as E₀ increases when θ < π/2 and, as θ increases, it first increases and then decreases. However, it does not vary with E₀ increasing when θ = π/2, but it increases with θ increasing when E₀ is small.     

在相对论性激光-等离子体系统中初始物理参数对激光脉冲的影响

基于相对论性激光-等离子体动力学理论，研究了相对论性激光-等离子体系统中圆偏振入射脉冲激光和等离子体相互作用对激光脉冲宽度的影响. 具体分析了在不同初始物理参数下脉冲激光的脉冲宽度在等离子体传播过程中的变化情况，重点分析了激光脉冲在等离子中压缩. 计算结果表明增加入射激光的强度和入射脉冲宽度以及减小等离子体的初始密度，能够有效地实现脉冲宽度在等离子体中压缩；当激光脉冲的初始参数a₀=0.12和τ=70以及等离子体密度n₀=0.3时，脉冲宽度相对压缩T/τ接近于1/10，从而给出了激光压缩的理论优化参数. 关键词： 相对论性激光-等离子体 激光脉冲宽度 等离子体密度 自压缩     

高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列

利用非线性汤姆孙散射的理论，从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束 腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质. 主要分析了电子以初始能量γ₀=1M eV—100M eV横向穿越激光振幅参数为a₀=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的 时间 和空间性质. 计算表明，辐射呈现脉冲列的形式. 脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰 的宽度以及入射电子能量. 电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大. 辐射脉 宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1/γ²₀，辐射功率正比于 γ⁶₀，辐射能 量正比于γ⁴₀. 当改变激光振幅a₀时，辐射功率正比 于a²₀、辐射包络中单 个脉冲脉宽正比于1/a₀、脉冲之间的间隔正比于a₀. 当保持激光强 度不变，而改变光束 束腰半径w₀时，辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w₀. 当 激光功率保 持不变时而改变激光强度和束腰半径时，脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变. 当激光 振幅参数a₀=1，电子初始能量为10MeV时，激光束腰为两个激光波长时，电子 辐 射脉冲包络宽度只有14×10^-3τ₀（τ₀为入 射激光周期），达到几个阿秒的量级. 关键词： 阿秒脉冲 非线性汤姆孙散射 高斯激光光束     

显微光谱研究半绝缘GaAs带边以上E0+Δ0光学性质

通过显微光致发光技术和显微拉曼(Raman)技术研究了半绝缘GaAs (SI-GaAs)晶体的带边附近的发光. 在光荧光谱中，观察到在高于GaAs带边0.348eV处有一个新的荧光峰. 结合Raman谱指认此发光峰来源于GaAs的E₀＋Δ₀能级的非平衡荧光发射. 同时, 通过研究E₀＋Δ₀能级的偏振、激发光强度依赖关系，以及温度依赖关系说明E₀＋Δ₀能级与带边E₀共享了共同的导带位置Γ₆，同时这也说明在GaAs中主要是导带的性质决定了材料的光学行为.同时，通过与n-GaAs和δ掺杂GaAs相比较，半绝缘GaAs晶体的E₀＋Δ₀能级的发光峰更能反映GaAs电子能级高临界点E₀＋Δ₀的能量位置和物理性质. 研究结果说明显微光致发光技术是研究半导体材料带边以上能级光学性质的一种非常有力的研究工具. 关键词： 半绝缘GaAs 显微光致发光 自旋轨道分裂     

Attosecond X-ray pulse obtained from linear Thomson scattering

Linear Thomson scattering by a relativistic electron of a short pulse laser has been investigated by computer simulation. Under a laser field with a pulse of 33.3-fs full-width at half-maximum, and the initial energy of an electron of γ₀=10, the motion of the electron is relativistic and generates an ultrashort radiation of 76-as with a photon wave length of 2.5-nm in the backward scattering. The radiation under a high relativistic energy electron has better characteristic than under a low relativistic energy electron in terms of the pulse width and the angular distribution.     

Thomson scattering from ultrashort and ultraintense laser pulses

The Thomson scattering in an ultraintense ( approximately 10(18) W cm(-2)) and ultrashort (20 fs) laser field is calculated that demonstrates different characteristics from those of the low-intensity field case. The electron trajectory no longer conforms to a figure-eight pattern, and the spectra demonstrate complex shifting and broadening to suggest that Thomson scattering can be used for characterizing pulsed lasers. The initial phase at the electron entrance of the field can critically affect the Thomson scattering, but its effect is weighted by the intensity profile of the field. As a result, the fourfold symmetry of the radiation pattern breaks down when the electron enters the field closer to the pulse peak. The relationship between the Thomson scattering and Compton scattering in the high field is analyzed.     

Design of the Collective Thomson Scattering Diagnostics for Large Helical Device Using a Quasi-Optical Frequency Tunable Gyrotron as a Radiation Source

Collective Thomson scattering technique based on high power laser has already proved its ability in measuring the ion (bulk and fast) temperature (T _i) in fusion plasma devices like tokamaks and stellarators. This paper present first trial to implement collective Thomson scattering diagnostic based on quasi-optical gyrotron as a source of radiation. It was found utilization of this wavelength band gives more flexibility in diagnostic port arrangement.     

紧聚焦激光束作用于电子实现单个阿秒脉冲输出

研究了电子在聚焦的圆偏振高斯激光束中的非线性汤姆孙散射过程，在此基础上提出了实现单个阿秒脉冲输出的新机理.通过计算机模拟，发现利用紧聚焦的激光脉冲可以有效地增大辐射脉冲链的最高峰和次高峰的峰值强度比即信噪比，从而将阿秒脉冲链变为单个阿秒脉冲输出.紧聚焦情形下，随着驱动激光强度的增大，辐射信号的脉宽变短，信噪比变大；同时当减小激光束腰半径时，辐射信号信噪比也能得到有效改善.研究还发现，利用几个光周期的极短激光脉冲与电子的相互作用也能实现单个阿秒脉冲输出. 关键词： 阿秒脉冲 紧聚焦 信噪比     

Nonlinear Thomson scattering of an ultrashort laser pulse

The nonlinear scattering of an ultrashort laser pulse by free electrons is considered. The pulse is described in the “Mexican hat” wavelet basis. The equation of motion for a charged particle in the field of a plane electromagnetic wave has an exact solution allowing, together with the instant spectrum approximation, the calculation of the intensity of nonlinear Thomson scattering for a high-intensity laser pulse. The spectral distribution of scattered radiation for the entire pulse duration is found by integrating with respect to time. The maximum of the emission spectrum of a free electron calculated in 10¹⁹–10²¹ W/cm² fields lies in the UV spectral region between 3 and 12 eV. A part of the continuous spectrum achieves high photon energies. One percent of the scattered energy for the field intensity 10²⁰ W/cm² is concentrated in the range ħω > 2.7 × 10² eV, for a field intensity of 10²¹ W/cm² in the range ħΩ > 7.9 × 10² eV, and for an intensity of 10²² W/cm² in the range ħΩ > 2.45 × 10⁵ eV. These results allow us to estimate nonlinear scattering as a source of hard X-rays.     

Panoramic measurements of electron beam densities by Thomson scattering of laser radiation

The possibility of using a panoramic detector with a television signal-recording system in an apparatus to observe Thomson scattering of laser radiation by a nonrelativistic electron beam is discussed. Panoramas of Thomson and Rayleigh scattering and of the electron beam luminescence are presented. Estimates are given of the sensitivity and spatial resolution of the apparatus. Results of panoramic and single-point methods of investigation are compared. Possibilities for extending the range of the Thomson scattering method to measure the density distribution in nonrelativstic electron beams are discussed. Zh. Tekh. Fiz. 69, 80–83 (June 1999)     

超短电子脉冲在聚焦强激光场中的三维有质动力散射

采用三维测试粒子模拟(test-padicle simulation)的方法，研究了聚焦的飞秒脉冲强激光与超短电子束进行有质动力的散射过程.详细讨论了超短电子束经过不同激光延迟下有质动力散射的空间分布特征和能谱特征.提出了通过测量电子束的空间分布和能谱分布实现对超短脉冲电子束的脉冲宽度测量的方法. 关键词： 有质动力散射 聚焦的飞激光 飞秒电子束