超短超强激光-等离子体中自生磁场的研究

本文回顾了激光-等离子体相互作用中自生磁场的产生以及提出的各种产生机制和诊断方法;比较全面地介绍了超短超强激光与等离子体相互作用中产生自生磁场的理论、数字模拟以及实验研究的状况;重点阐述了超短超强激光-等离子体相互作用中自生磁场对谐波发射影响的理论以及根据该理论完成的实验测定.     

超短超强激光-等离子体中自生磁场的研究

本文回顾了激光-等离子体相互作用中自生磁场的产生以及提出的各种产生机制和诊断方法；比较全面地介绍了超短超强激光与等离子体相互作用中产生自生磁场的理论、数字模拟以及实验研究的状况；重点阐述了超短超强激光-等离子体相互作用中自生磁场对谐波发射影响的理论以及根据该理论完成的实验测定。     

超短激光脉冲在等离子体中的分裂以及类孤子结构的形成

用一维粒子模拟研究了超短脉冲在等离子体中传播时产生的光孤子结构以及由此形成的脉冲分裂现象，比较了不同峰值强度和脉冲宽度对形成光孤子以及脉冲传播方式的影响.研究表明: 脉冲宽度在若干个到十几个振荡周期的超短脉冲在等离子体中可能形成高速传播的光孤子；脉冲宽度增加和强度增大两种方式都可以使得孤子结构的传播速度减慢,且由于高阶孤子的衰变使得初始激光脉冲在等离子体中发生分裂，形成两个以不同速度向前传播的孤子结构.由孤子阶数的理论计算可较好地预言激光脉冲在等离子体中分裂的子脉冲数. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

超短激光脉冲在水中的非线性传输特性研究

基于扩展的非线性薛定谔方程及与其耦合的电子密度演化方程,理论研究了超短激光强脉冲在水中的非线性传输特性.理论模型综合考虑了衍射、正常群速度色散,多光子吸收、自聚焦及激光诱导产生的等离子体对光脉冲的自散焦效应.采用有限差分法模拟得到超短脉冲在传输过程中轴向上光功密度和等离子体密度的时空分布.系统分析了超短脉冲在水中传输的动力学过程,讨论了非线性自聚焦和等离子体自散焦效应在脉冲传输过程中的竞争关系.同时研究了不同入射激光能量,脉宽和聚焦条件对等离子体丝的时宅结构和脉冲能流横向分布的影响.该研究将有助于理解和推动超短光脉冲在激光医学、激光安全防护和水中激光加工中的应用.     

周期量级超短激光脉冲在近临界密度等离子体中形成的光孤子

利用一维粒子模拟程序，观测到周期量级的超短激光脉冲在等离子体中可以以孤子形式传播.它在一定密度等离子体中以较高的群速度向前传播，并在到达等离子体与真空界面时发生反射和透射.当入射激光脉冲强度增大时，非线性调制效应使它产生较大的频率下移，致使光孤子传播速度变小.另外，对于同样光强下的几十个周期以上的光脉冲，它在等离子体中传播时形成的则是一连串低频的被捕获在等离子体中的光孤子. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

超短脉冲强激光在空气中的传输

超短脉冲强激光在空气中传输时由于非线性克尔自聚焦效应会使激光光束聚焦，造成空气的离化而形成等离子体，等离子体对激光光束又会产生散焦作用，这两种过程的动态平衡可以形成很长的等离子体通道，从而产生一系列复杂而有趣的现象．文章对通道形成的机理、锥角辐射、超连续谱和三次谐波的产生进行了阐述，并介绍了目前等离子体通道形成的几种理论模型．文章还对通道内的各种复合和辐射机制进行了分析．     

欠稠密等离子体中诱发的偶次相对论谐波

在自生磁场或背景磁场的作用下,等离子体被磁化.磁化后的欠稠密等离子在超强激光的辐射下诱发相对论相干谐波辐射.由于磁场的影响,诱发的相对论相干谐波辐射中产生偶次谐波辐射.从理论上研究了这一现象,导出了谐波辐射的一般性方程,并特别研究了二次谐波辐射的有关参数 关键词： 二次谐波辐射 自生磁场 强激光 欠稠密等离子体     

近共振区超短强激光脉冲激发的等离子体尾波场

 用一维相对论粒子模拟研究了相对论超短强激光脉冲在等离子体中传播时激发的尾波场,初步获得了近共振区尾波场的峰值幅度随激光脉冲宽度变化的特点,发现在近共振区等离子体波激发出现增强。通过准静态近似下尾波激发的一维非线性方程数值求解,并与粒子模拟结果比较,得到了该非线性方程的适用范围：当激光脉冲宽度小于等离子体波波长的4倍时,该方程所得结果与粒子模拟结果一致;而当激光脉冲宽度大于该数值时,该方程不再适用。     

对飞秒激光等离子体相互作用中横向箍缩的观察

用飞秒激光的Normaski偏振干涉法,对超短激光脉冲产生的等离子体膨胀过程进行了光学诊断,得到了有时间分辨的等离子体干涉图.发现飞秒激光等离子体在靶面平行的方向上出现了箍缩,使等离子体膨胀呈jet结构,这种箍缩现象是由自生磁场对等离子体的约束所造成. 关键词： 飞秒激光等离子体 光学诊断 电子密度分布     

激光等离子体不稳定性的入射光强度效应

用3维粒子模拟程序研究了相对论强激光和高密度等离子体相互作用引起的电磁不稳定。数值模拟表明,在线偏振强激光作用下,等离子体表面出现了电磁不稳定性。形成的不稳定结构随时间发展和激光功率密度的增加进一步深入到等离子体内部,最终使等离子体表面处激发饱和自生磁场。这种由电子速度各向异性而产生的自生磁场对激光有质动力推开电子时所形成的电子热流产生抑制作用,并将直接影响电子加速效率。     

基于螺线盘聚焦径向电子束的理论分析与仿真研究

对径向电子束在浸没式聚焦条件下的传输特性进行了理论分析,得到了束流传输过程中轴向扩张幅值与外加引导磁场强度之间的解析表达式。阐述了螺线盘在空间中任意一点产生磁场的理论,给出了通以相反方向电流的螺线盘之间磁场的分布规律。设计了一种基于螺线盘聚焦径向电子束的引导磁场系统,并对电子束的传输特性进行了仿真研究,结果表明径向电子束能够在设计的引导磁场系统下实现束流的稳定传输。     

Magnetic field rotation in the screw gallium flow

The magnetic field induced by the nonstationary screw flow of gallium in a toroidal channel has been investigated experimentally using a gallium prototype of the sodium apparatus developed in the frame of the experimental dynamo program at the Institute of Continuous Media Mechanics, Perm, Russia. The experimental set-up is a rapidly rotating toroidal channel subjected to abrupt braking. The screw flow is initiated by inertial forces pushing liquid gallium through diverters. The regular structure of the induced magnetic field is generated about 0.1 s after the stop of the channel and persists up to 1 s. The induced field is measured by sensors placed outside the channel. The inductive effects observed are attributed to the mean screw flow. The decay laws of the induced regular magnetic field and turbulent magnetic fluctuations are studied.Received: 27 August 2004, Published online: 5 November 2004PACS: 47.65. + a Magnetohydrodynamics and electrohydrodynamics - 07.55.Dd Generation of magnetic fields     

Effects of magnetic field and wall slip conditions on the peristaltic transport of a Newtonian fluid in an asymmetric channel

The effects of both magnetic field and wall slip conditions on the peristaltic transport of a Newtonian fluid in an asymmetric channel are studied analytically and numerically. The channel asymmetry is generated by propagation of waves on the channel walls travelling with different amplitudes, phases but with the same speed. The long wavelength and low Reynolds number assumptions are considered in obtaining solution for the flow. The flow is investigated in a wave frame of reference moving with velocity of the wave. Closed form expressions have been obtained for the stream function and the axial velocity component in fixed frame. The effects of phase difference, Knudsen number and magnetic field on the pumping characteristics and velocity field are discussed. Several known results of interest are found to follow as particular cases of the solution of the problem considered.     

Fast formation of magnetic islands in a plasma in the presence of counterstreaming electrons

With the help of 2D-3V (two dimensional in space and three dimensional in velocity) Vlasov simulations we show that the magnetic field generated by the electromagnetic current filamentation instability develops magnetic islands due to the onset of a fast reconnection process that occurs on the electron dynamical time scale. This process is relevant to magnetic channel coalescence in relativistic laser plasma interactions.     

霍尔推力器放电通道溅射腐蚀计算

 为了预示霍尔推力器的寿命,建立了推力器粒子束放电通道的2维电磁场模型,模拟的推进剂为氙。利用PIC方法跟踪粒子在电磁场中的运动。磁场的求解采用拉普拉斯方程,电场的求解采用泊松方程。电子由阴极喷入通道,并在电磁场中与原子发生电离碰撞生成离子。在跟踪离子的过程中记录下撞击到内外壁面的离子个数、角度和能量。利用记录下的参数进行腐蚀计算,得到当溅射阈值能量分别为10,20,30,40,50 eV时通道壁面的腐蚀速率。推力器放电通道出口附近的最大腐蚀速率约为1.7×10^-9 m/s。     

CFD simulation of the magnetophoretic separation in a microchannel

The CFD simulation of the separation of labeled biospecies from a native fluid flowing through a planar microchannel, mediated by a magnetic field is presented in this study. The fluid flow, coupled with Eulerian advection-convection concentration equation, is utilized to model the transport of the magnetic biospecies. A moderate-gradient magnetic field caused accumulation of the magnetic labeled species in the vicinity of the higher magnetic field region. The re-distribution of the magnetically labeled species in the region close to the highest magnetic field zone presents a scheme for the focusing or collection of these species from the heterogeneous samples under the simulation conditions. The magnetic-fluidic interactions and interplay between the magnetophoretic mass transfer and molecular diffusion for different throughputs are analyzed. The study found out that the axial magnetic forces, created from a dipole-like magnetic field, is playing a major role in the vortex formation, and this complements the downward vertical force in confining the particles to a small region near the point with the highest magnetic strength. Also, the study predicts that the generated viscous shear stress levels in the interior region of the channel provide a safe transport mechanism for the biological cells in the solution.     

霍尔推力器磁场位形及其优化的数值研究

基于麦克斯韦方程,在轴对称假设下建立了霍尔推力器磁场的数学模型.用有限差分方法对模型进行了离散.给出了数值求解模型的迭代法.通过对模型的数值求解,得到了相应的数值结果.通过对所得数值结果的分析,研究了磁场线圈电流变化对霍尔推力器磁场位形的影响.通过调整磁场线圈电流的大小找到了理想磁场位形.研究表明,对于理想磁场位形,内通道的磁镜比在3—3.5之间,外通道的磁镜比在0.4—0.9之间;增加磁场线圈的电流,出口的磁场强度随着增加,但不能增加磁镜比.通道内部的磁场强度几乎不随着磁场线圈电流的变化而变化. 关键词： 霍尔推力器 磁场位形 磁场线圈电流 磁镜比     

基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究

提出了一种基于定向耦合效应和表面等离子共振效应的交叉敏感分离的磁场温度传感结构.在光子晶体光纤的一个特定空气孔中填充磁流体,利用磁流体的磁光效应和定向耦合效应形成磁场传感通道;在垂直方向的另一空气孔的内壁镀金纳米薄膜并填充甲苯液体,利用甲苯的温敏效应和表面等离子共振效应形成温度传感通道.对应输出谱出现两个损耗峰,测量损耗峰位置可以间接测出磁场强度和温度变化.通过理论计算()和结构优化,在90—270 Oe1 Oe=10~3/(4π) A/m范围内,磁场强度的灵敏度最高可达1.16 nm/Oe;在25—60?C范围内,温度的灵敏度可达-9.07 nm/?C.虽然填充的两种液体的折射率都受环境温度的影响,但通过建立灵敏度系数矩阵,可以消除磁场强度与温度的交叉敏感,实现磁场温度双参量的高灵敏度检测.     

一种新的求解脑磁逆问题的搜索方法

给出一种新的求解真实头模型下脑磁逆问题的搜索方法.通过不同位置的源的相互关系，由上一个搜索源的计算结果通过简单计算，直接得到下一个搜索源的结果，避免了繁琐耗时的边界元积分方法，简化了求解过程，提高了求解速度. 关键词： 脑磁图 逆问题 搜索方法