超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的超热电子的行为研究

用几种不同的实验方法系统地研究了超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的超热电子的行为,发现在800 nm,5×10¹⁵ W/cm2的激光与固体靶相互作用时,由于共振吸收的作用使产生的超热电子呈空间定向发射,发射的方向与等离子体对激光能量的吸收密切相关,同时超热电子的发射也与超热电子的电子能量有关,能量越高发散角越小.超热电子的能谱显示超热电子的最大能量大于500 keV,能谱结构呈双温Maxwell分布.     

强场中电子的经典行为

研究了圆偏振强激光在等离子体中产生的自生磁场及注入电子在由激光场和自生磁场构成的混合场中的经典行为.圆偏振强激光在等离子体中传播时,因逆Faraday效应,方向平行于传播方向的准静态磁场被激发.推出相对论情况下的自生磁场方程,并以此研究了自生磁场的特性.当电子或电子束注入激光脉冲,则电子将受到激光场和自生磁场的作用,满足共振条件的电子能得到加速.得出电子能量方程并计算了能量随时间的变化,就一种特殊情况计算了电子在混合场中的动力学行     

飞秒激光等离子体的光学诊断

使用飞秒激光探针法,对飞秒激光等离子体膨胀过程进行了光学诊断.实验得到了不同时刻的等离子体阴影图和干涉图.大尺度环形自生磁场对等离子体产生了挤压,磁场的横向约束导致等离子体的宏观非对称性和jet结构.等离子体在纵向的膨胀尺度呈现t^1/2变化规律.     

强激光束在等离子体中的自聚焦

我们用1.06微米激光与等离子体相互作用所发射的二次谐波的一维空间分辨的光谱,与二维空间分辨的成像,证明了强激光束在等离子体中的自聚焦或细丝现象,并研究了靶原子序数、预脉冲激光预先形成的冕区等离子体等因素对这种非线性效应的影响。     

飞秒激光与固体靶相互作用过程中真空加热机制

着重研究了飞秒激光在无预脉冲时与固体靶的相互作用过程. 实验和粒子模拟(PIC)研究表明, 在此条件下, 激光脉冲对等离子体的真空加热和逆轫致吸收是激光能量被吸收的主要机制. 实验中发现电子和X射线能谱均具有双温结构. 较低的电子温度可以归因于激光场对电子的驱动; 较高的电子温度则是由于激光诱导的电场对电子的加速造成的. 对PIC模拟获得的反射激光脉冲的频谱研究显示, 等离子体的密度标长很大程度上决定了激光吸收和电子加速的机制.     

一维He与超短强激光脉冲相互作用的经典模型

采用经典理论研究了一维氦原子与超短强激光脉冲相互作用的动力学过程 .利用经典理论中的系综平均方法 ,对氦原子的一阶和二阶电离几率的时间演化进行了数值模拟 .并对模拟结果进行了分析 .     

某些多维的更广泛的3AXAPOB方程组的初边值问题

在激光和等离子体相互作用中提出的引人注目的ЗАХАРОВ方程组,近几年来,从物理上考虑了多维磁场作用和 Landau 阻尼效应等更为复杂的因素、形式和内容,详见[1—4]等。本文进一步考虑如下一类更为广泛的二维ЗАХАРОВ方程组的初边值问题:     

激光等离子体中的光电自生磁场和二次谐波的精细结构

本文导出了激光等离子体中高频基波场、高频二次谐波场和低频自生磁场相互作用的耦合方程,用逐级近似研究了s偏振光所引起的光电自生磁场、二次谐波及它们对基波场的影响。利用所得的理论结果,可以合理地解释最近实验中所观察到的电子密度的起伏和二次谐波的精细结构。     

超强激光等离子体相互作用中产生的三次谐波

在不作稀薄等离子体和弱相对论近似的情况下,详细研究了超强激光(10~(18)W/cm~2)和等离子体相互作用过程中静电势及三次谐波发射对等离子体参数和激光参数的依赖关系,从而给出了三次相干谐波产生所需的最佳激光参数和等离子体参数.     

钛宝石飞秒激光脉冲的产生和高重复率放大及压缩实验研究

国内首次完成的高重复率掺钛蓝宝石(简称钛宝石)飞秒激光脉冲的产生和放大实验研究工作,用自行设计的钛宝石激光器实现了最短脉宽为 15 fs、谱宽为 80nm、平均输出功率为 200mW的自锁模脉冲的稳定输出,以此作为种子脉冲,在钛宝石放大器中采用啁啾脉冲再生放大技术,经展宽、放大、压缩后获得重复率 5 kHz、单脉冲能量大于100μJ、脉宽小于50fs的超短脉冲.文中就该系统的设计及实验结果进行了分析和讨论.     

基于L-S广义热弹性理论YSZ在超短脉冲下的热力响应北大核心CSCD

基于L-S广义热弹性理论,考虑材料比热容随温度变化,建立了含有内热源的热弹耦合系统控制方程.利用有限元方法研究了氧化钇四方氧化锆(YSZ)在超短脉冲激光作用下的热力响应,获得了材料比热容随温度变化、激光的脉冲宽度等对热力响应的影响,以及机械波在材料中的反射.研究发现,多次脉冲作用下,材料的应力、位移曲线均出现波动,力学响应对加热更加敏感,比热容随温度变化会导致热力响应降低,该研究对提高超短脉冲激光加工质量具有重要的指导作用.     

气体高次谐波的二维半经典理论

描述了原子在激光场作用下电子的运动行为,采用三维静电隧道电离率表达式在高次谐波的半经典理论的基础上解析地给出了二维半经典模型,并利用此模型对高次谐波的许多特点进行了解释（其中包括对电子在激光场中得到的最大能量3.17 U_p的解析推导）.最后解释了在超短脉冲作用下产生的高次谐波阶数很快增高以及最高次谐波谱的反常振荡等实验现象.     

激发态非线性吸收及其密度矩阵理论描述

提出了一个描述脉冲激光与十能级分子系统非共振相互作用的半经典密度矩阵理论模型,用以解释在ns和ps激光作用下的反饱和吸收效应,以及在强ps激光作用下自反饱和吸收向饱和吸收转变的现象,并且以C₆₀、金属酞菁和金属类卟啉溶液为样品,以波长为532nm的Nd:YAG脉冲激光作光源,实验演示了上述几种非线性吸收过程,证明了这个理论模型的正确性.     

脉冲激光制备薄膜材料的机理

给出脉冲激光作用块状靶材的烧蚀模型.根据能量平衡原理,导出烧蚀面的位置随时间的变化关系.利用绝热近似、温度连续性条件和能量平衡原理来获得烧蚀面与固液相界面边界条件.结合热传导方程,利用精确解与积分近似法相结合的方案,给出固液两相的温度分布与时间和位置的变化关系,以及固液相界面的位置随时间的变化规律,并将理论结果与实验数据进行比较.由流体动力学理论,得出了脉冲激光产生的等离子体的空间输运方程,将此方程与靶材烧蚀率公式结合起来,根据实验数据研究了不同激光功率密度和波长对KTN(KTa_0.65Nb_0.35O₃)薄膜沉积特性的影响,得到了一些有价值的结果,并对结果进行了详细的讨论.     

线聚焦激光产生等离子体中的自聚焦成丝及喷流结构

在线状聚焦激光辐照平面靶及柱形细丝靶的实验中,我们首次观察到线聚焦激光在等离子体中分裂成丝与等离子体的小尺度喷流结构,这些现象有可能构成当今以激光产生的等离子体为放大介质的X射线激光实验研究中的一类应设法克服的障碍.     

高效率太瓦级飞秒掺钛蓝宝石激光装置

以国产元件为主自行研制建立的一台超强超短掺钛蓝宝石激光装置. 通过飞秒脉冲振荡器、脉冲展宽器、预放大器等单元系统中的系列新设计,有效地减小了光谱窄化效应、种子脉冲展宽不足、材料色散等问题,在290 mJ的泵浦能量下,得到单脉冲能量36 mJ、压缩脉宽25 fs、 峰值功率大于1.4 TW、能量稳定度优于±3%的高强度激光脉冲.系统的主放大效率大于32%,占用尺寸不到3 m².     

激光等离子体中自聚焦机制的定标律

激光束在等离子体中的自聚焦与成丝过程,是受非线性薛定锷方程所控制的。本文应用该方程直捷地导出了白聚焦发生的临界功率及相应的横向扰动波数的阈值,然而,自聚焦的物理意义却包含在非线性折射率系数n₂中,文中通过简明的模型讨论了激光与等离子体相互作用中两种重要的自聚焦机制,亦即分别在无碰撞与碰撞等离子体中起主导作用的有质动力效应与热效应。对于上述两种过程,文中详细给出并比较了其n₂相对于激光等离子体的各类参数的定标关系。     

铁磁Pr1-xSrxMnO3外延薄膜的输运性质与负磁电阻行为

利用脉冲激光淀积法生长了外延Pr_1-xSr_xMnO₃薄膜(其中x=0.1,0.2,0.3,和0.4).测量了薄膜样品在零场中与外加磁场下电阻率随温度的变化.对X≥0.2的样品在磁场下观察到负磁电阻效应.在logρ-l/T的坐标中,零磁场下的数据在很宽的温区显现很好的线性关系,具有热激活载流于输运特征.由实验数据线性拟合得到在样品成分0.1≤ X≤0.3范围的热激活能约为0.1eV.从对掺杂锰氧化物的电子结构分析出发,对这一材料的绝缘-金属相变,输运性质和负磁电阻行为进行了讨论.     

太阳风粘性与各向异性压强的形成机制和数学描写方法

本文探讨了磁场、流场、各向异性热流和各向异性外热源以及库仑碰撞和内波粒相互作用对压强各向异性演化的影响.并根据定常太阳风这样的磁化等离子体中不存在与粘性应力无关的各向异性静压强的分析结论,证明了可用平行和垂直磁场压强场以及流场,来计算太阳风的粘性效应,而太阳风粘性模式实际上是包含质子热各向异性的太阳风模式.这种模式适于描写各类太阳风的粘性效应,包括能用经典理论描写的冕旒低速流;对于冕洞高速流,在能量方程中应包含各向异性质子热传导和各向异性外热源(如Alfven涨落加热).     

亚毫微秒脉宽激光等离子体研究

本文阐述了亚毫微秒脉宽激光加热与压缩等离子体的研究结果,并初步探索了激光等离子体非线性相互作用与爆炸-推进型压缩。