超强激光等离子体相互作用中的自生磁场与能量运输

采用数值方法研究了超强激光与等离子体相互作用中产生的电磁不稳定性及其产生机制。用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况,观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。结果表明,不稳定性激发的强电磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。同时发现,随着自生磁场的增长,电子被磁场波捕捉,热运输受抑制。     

飞秒激光等离子体中电子热传导现象的数值模拟

采用相对论电磁粒子模拟程序研究了飞秒激光等离子体相互作用中产生的电流密度、电场和自生磁场的发展演化过程。介绍了电子的非局域热输运的基本特性以及激光加热过程中温度烧蚀前沿稠密等离子体子区的预热效应、临界面附近的限流效应,以及冕区的反扩散与限流效应,得到了经典Spitzer-Harm理论描述的电子热传导随自生磁场的演化情形。数值模拟表明:在线性强激光作用下,由于电子初始时刻的无规则热运动,在等离子体上激发电磁不稳定性,而不稳定性激发的强电磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的超热电子能量输运产生抑制作用。     

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。     

具有等离子体背景的电磁泵浦自由电子激光

用流体理论研究了等离子体背景对电磁泵浦自由电子激光的影响,得到了激光的色散关系式,求出了不稳定性增长率的表达式.结果表明,等离子体背景的存在能够明显提高激光的增长率,从而说明在电磁泵浦自由电子激光器中加入等离子体背景具有现实意义. 关键词：     

激光输出不稳定性对激光与物质热作用的影响

研究了激光与物质相互作用中激光输出不稳定性对材料中温度场颁的影响以及减少这种影响的途径。首次在激光热传导方程中引入噪声项,推导了噪声影响下该激光热传导方程的解。研究发现,温度场的分布受噪声的影响,材料表面温度的涨落较大,而材料的深处涨落较小;温度场的涨落还和激光加热的过程有关,随激光加热时间的增长,温度场的涨落增大。此外,材料的热传导系数、热扩散率和发射率均对温度场的涨落有影响。文中还提出了减小激     

无碰撞等离子体中电子束流不稳定性的时空演化研究

应用二、三维相对论电磁粒子模拟程序研究双电子束流在无碰撞等离子体中传播引起的横向 电磁(Weibel类型)不稳定性和纵向静电不稳定性的发展演化过程.讨论了纯粹Weibel不稳定 性的发生和非线性饱和过程，观察到电流束合并、磁场重联等引起的电子横向加热现象.研 究了电流束传播方向激发的静电场对快电子束传播的影响，观察到其导致的束的横向调制、 磁场通道破坏现象.对这些过程的细致研究对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生、快 电子输运等过程有重要意义.     

周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离

激光照射下光学材料的损伤过程中，导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程，影响着导带电子的产生、晶格能量的沉积和破坏.分析了Drude模型的局限性，从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程，计算了导带电子的光吸收和碰撞电离，分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响. 关键词： 周期量级超短激光脉冲 导带电子 碰撞电离     

离子束-等离子体系统的电磁不稳定性

本文研究了离子束-等离子体系统的电磁不稳定性,考虑了离子-电子和离子-离子碰撞对维泊耳(Weibel)型电磁不稳定性增长率的影响。结果表明,在离子束-等离子体系统中可以激发维泊耳型电磁不稳定性,离子和电子之间的碰撞将使这类不稳定性的增长率增加。     

强激光与等离子体相互作用中受激陷俘电子声波散射及相空间离子涡旋的形成

应用一维相对论电磁粒子模拟程序，研究了线性极化强激光入射到无碰撞密度均匀的次临界密度等离子体中所引起的受激陷俘电子声波散射不稳定性过程.不稳定性的早期行为与是否考虑离子动力学效应无关.当考虑离子动力学效应之后会激发一个随时间增长的离子声波，并且最终由于大振幅电磁孤立子的产生而中断.由于电磁孤立子内的静电场与电磁场所产生的离子加速与俘获效应，导致一个离子涡旋在离子相空间中形成；当电磁孤立子向后加速过程中，若干个离子涡旋结构随之形成.研究发现，离子涡旋结构同样存在于密度不均匀的次临界密度等离子体中.从拓扑的观 关键词： 粒子模拟 受激陷俘电子声波散射 电磁孤立子 离子涡旋     

飞秒脉冲激光加热金属薄膜的理论和实验研究

超短脉冲激光加热可应用于研究材料中载能子之间的超快相互作用,同时也广泛应用于超快激光加工.此前人们提出的双温度模型和抛物一步模型都只能用于描述超短脉冲激光加热金属薄膜后热量传递过程的特定片段.基于双温度模型和傅里叶导热定律,提出普适的理论模型可用于完整描述飞秒激光加热金属薄膜/基底时的整个热量传递过程.同时在300 K温度下,采用背面抽运-表面探测瞬态热反射法实验研究了飞秒脉冲激光加热金属薄膜的热量传递过程,理论预测曲线和实验测量结果符合较好,验证了理论模型的正确性.基于此模型测量得到了金薄膜的电子-声子 关键词： 飞秒脉冲激光 电子-声子耦合 界面热导 瞬态热反射     

空间电荷场对自由电子激光中电子稳态轨道的影响

本文从三维模型出发,详细地研究了自由电子激光中电子束空间电荷场对相对论性电子稳态轨道的影响,发现考虑空间电荷场的三维效应后,电子稳态轨道出现新的不稳定性区域。 关键词：     

飞秒激光热反射实验系统测量金属薄膜中的超快速热传递过程

飞秒激光热反射技术已经成为研究不同材料中超快速热传导过程的有效实验方法.实验中采用前表面加热、后表面探测的方法对不同厚度的Au薄膜进行了测量,通过比较表面电子温度可以得到超快速激光加热条件下Au薄膜材料中电子温度振荡的传递速度.结果表明瞬态条件下非平衡态电子是热量的主要载体,根据实验测量值拟合得到的能量传递速度接近于非...     

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

 用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程，发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离，从而产生很强的静电场并形成电场势阱，电子在静电场势阱中振荡，被多次加速，使得高速电子被甩出势阱，进而增强电荷分离，然后静电场结构被破坏，静电势能传给电子。在此过程中，电子在此阱中作局域振荡，并且被J×B机制多次加速，激光的能量会有效地传给电子，使电子能量高达10MeV。这是一种新的电子加热机制，称之为局域振荡电子加热机制。     

超强激光与等离子体作用中的能量输运

应用多光子非线性Compton散射模型和数值计算方法,研究了Compton散射对超强激光与等离子体作用中能量输运的影响,提出了将Compton散射光和入射超强光作为电子能量输运的新机制,给出了电子热传导新模型和能量输运数值计算结果。结果表明:散射使等离子体中Weibel不稳定性和自生磁场增强效应导致耦合光传输方向的电子密度显著减小,更多激光能量以热流形式分布在横向方向。散射使电子吸收能量的时间缩短和自生磁场线性阶段最大增长率增大效应导致等离子体表面处沿耦合激光横向方向的热流几乎被完全限制,电子在激光传输方向的能量显著增加。     

多晶碲化锌薄膜载能子超快动力学实验研究

利用双波长飞秒激光抽运-探测实验方法测量了掺氮多晶ZnTe薄膜在飞秒激光加热情况下载能子超快动力学过程. 采用包含电子弛豫过程和晶格加热过程的理论模型拟合实验数据, 二者符合得很好. 拟合得到10 ps以内影响掺氮多晶ZnTe薄膜表面超快反射率变化的三个弛豫过程的时间常数均为亚皮秒量级. 其中, 正振幅电子弛豫过程是由电子-光子相互作用引起的载流子扩散和带间载流子冷却过程, 负振幅电子弛豫过程是由缺陷造成的光激载能子的俘获效应引起的, 晶格加热过程主要通过电子-声子耦合过程进行的.     

强激光部分离化等离子体成丝不稳定性

从部分离化等离子体和通常的全离化等离子体的差异是存在束缚电子出发,分析强激光在部分离化等离子体中的传播和折射指数,其束缚电子加强成丝不稳定性的发展.对钕玻璃三倍频激光金靶等离子体的原子成丝不稳定性进行了计算和分析.结果表明强激光部分离化等离子体的原子成丝不稳定性显著高于相对论成丝不稳定性. 关键词： 激光等离子体相互作用 部分离化等离子体 成丝不稳定性     

超强激光等离子体中J×B 加热的二维粒子模拟

 用等离子体粒子模拟方法对超强激光等离子体相互作用中的J×B加热机制进行了二维模拟, 简要分析了其加热机制。粒子模拟结果清晰地反映了电子的加热过程和加热特征。     

深紫外激光光发射与热发射电子显微镜在热扩散阴极研究中的应用

对热扩散阴极表面微区发射状态进行原位观察和分析一直是热阴极研究的重要课题.本文着重介绍深紫外激光光发射电子/热发射电子显微镜的基本原理及其在热扩散阴极研究中的典型实例.系统配备了高温激活所用的加热装置,样品可被加热至1400℃.系统具有光发射电子、阴极热发射电子、光发射电子和阴极热发射电子联合三种电子成像模式.应用表明,对于热扩散阴极而言,深紫外激光光发射电子像适于呈现阴极表面的微观结构形貌;热发射电子像适于反映阴极表面的本征热电子发射及均匀性;光电子和热电子联合成像适于对阴极表面的有效发射点做出精确定位.     

一维动理学数值模拟激光与等离子体的相互作用

利用一维(1D3V)、显式、全电磁、相对论粒子模拟代码研究动理学范畴内激光与等离子体相互作用中的受激拉曼散射,给出了粒子代码的控制方程及其数值离散的详细方案,研究表明:动理学效应在受激拉曼散射不稳定性中十分重要;时问平均的反射率在阈值强度处跃升,在更高的激光强度处达到饱和;受激拉曼背向散射周期性地在次皮秒内爆发,离子效应延迟背向拉曼散射的发生;电子俘获导致了背向拉曼散射出现爆发;Langmuir波的非线性频移使得背向散射达到饱和。     

啁啾展宽激光脉冲的有限带宽效应对参量不稳定性及超热电子的抑制

若驱动激光的相干时间小于不稳定性增长时间,则有可能直接控制参量不稳定性。研究了有限带宽的啁啾展宽脉冲对等离子体晚区参量不稳定性及超热电子的抑制效果,给出解析分析及用ＰＩＣ程序数值模拟结果,考察了电子一离子磁拦对超热电子的影响。