基于激光等离子体的光子加速

利用一维动量方程、连续性方程和泊松方程,导出了由于短脉冲激光入射到稀薄等离子体中 而引起的电子密度扰动,它与入射激光密切相关.而密度扰动的传播形成电子等离子体波(尾 波场).利用光学度规的方法,研究了与驱动激光脉冲入射相距一定空间距离入射的尾随激光 脉冲由于尾波场的作用引起的光子频率的增大.结果表明,在一定条件下,入射到尾波场中 的光子可以从尾波场中获得能量,在光子总数不变时,光子频率会增大,光子获得加速. 关键词： 电子密度扰动 光学度规 光子加速     

量子等离子体中波的色散关系以及朗道阻尼

利用动理学理论研究量子等离子体中波的色散关系和电子朗道阻尼.从电子的量子流体动力学方程和动理学描述下的光子运动方程出发,研究量子效应对光子朗道阻尼的修正.研究发现量子效应只对纵波模式,即电子等离子体波的色散关系有修正,对横向电磁波的色散关系没有影响.量子效应减小了朗道阻尼,起着朗道增长的作用. 关键词： 量子等离子体 朗道阻尼 电子等离子体波 色散关系     

等离子体密度对多光子电离的影响

利用“光学度规”的方法研究了等离子体中的多光子电离,获得了“弯曲时空”中的量子Volkov态.应用量子电动力学的形式散射理论得出了多光子电离的散射截面.阐述了等离子体密度对发生在其中的多光子电离的“抑制”作用 关键词： 多光子电离 激光等离子体     

等离子体光子晶体的FDTD分析

等离子体光子晶体是等离子体和介质（真空）构成的人工周期性结构.用分段线性电流密度 递归卷积时域有限差分（PLCDRC-FDTD）算法分析了等离子体光子晶体和缺陷等离子体光子 晶体.从时域的角度分析了高斯脉冲在等离子体光子晶体中的传播过程，给出了时域反射和 透射波形.然后，从频域的角度分析了等离子体光子晶体和带缺陷的等离子体光子晶体的电 磁反射系数和透射系数.计算表明，等离子体光子晶体对频率小于等离子体频率的低频电磁 波几乎完全反射，而透射的电磁波则为频率高于等离子体频率的电磁波.在高频，等离子体 光子晶体则出现类似一般光子晶体的光子带隙特性. 关键词： 等离子体 光子晶体 时域有限差分法 等离子体光子晶体     

Compton散射下强激光等离子体波前在固体中的传输特性

从多粒子系统量子力学理论出发,应用电子与多光子集团非弹性碰撞模型,研究了固体中形成的激光等离子体中的电子与入射光发生多光子非线性Compton散射下,散射光与入射光、电子振荡辐射波、离子的长光学横波的高频支形成的耦合等离子体波前的传输特性。结果表明,固体中激光等离子体电磁耦合声子的传播速度随磁场强度的增强、电子屏蔽作用的减弱及等离子体振荡频率的减小而变大,而散射光却使电磁耦合声子传播速度的这种增长效应降低,它随时间的增加也较缓慢地降低。     

离子通道中相对论电子注的切连科夫辐射

对入射等离子体的相对论电子注(REB)在离子通道中可能产生切连科夫(Cherenkov)辐射的问题进行了论证与研究.利用线性理论分析了离子背景下的注-波互作用关系，导出了系统的色散方程与同步辐射条件.结果表明，系统的电磁不稳定性是由离子通道中TM模与电子注模通过电子注耦合所致，其微观机理是离子对电子注的聚焦.对处于运动等离子体状态下的离子-注系统进行了严格地理论分析，获得了通道内辐射波的频偏与波增长率公式，并通过数值模拟计算讨论了系统有关参数对它们的影响. 关键词： 离子通道 等离子体 切连科夫辐射     

等离子体波在喇曼自由电子激光中的作用

本文用参量放大器模型,分析了喇曼型自由电子激光中等离子体波的作用。结果表明,在忽略电子束初始横向速度的情况下,慢等离子体波与散射波耦合的必要条件为k_wv₂₀>ω_c,即电子的平衡态运动应处于第一组轨道。文中还求出散射波的色散特性和增益公式,以及散射波与等离子体波的相位匹配关系。 关键词：     

电子等离子体波对超短脉冲激光传播过程的作用

提出等离子体波对光脉冲产生相位调制的观点,把光脉冲在背景等离子体波中传播时的频率移动与脉宽压缩效应统一起来。给出了脉宽演化的方程,它类似于在势阱中运动的经典粒子的能量守恒方程;估算了脉宽压缩对应的等离子体波振幅阈值。数值计算进一步证实这些结论。最后指出实验上用等离子体波压缩短脉冲激光脉宽的可能性。 关键词：     

表面等离子体波检测的新技术研究

报道表面等离子体波的一种新的检测技术，可以同时获得表面等离子体波激发过程中反射光的相位和光强变化。理论计算表明，表面等离子体激发过程中，Ｐ偏振反射波相位的变化可达３００°。在此基础上建立了光学外差测量装置，可同时获得相位和强度变化的信息，实验数据和理论计算吻合非常好。此方法比仅能给出强度变化的角度扫描衰减全反射（ＡＴＲ）方法，提供了更多的信息，而且相位检测比强度检测灵敏度高，为表面光学性质的研究、ＬＢ膜特征研究以及表面等离子体波传感器的研究提供了更有力的工具。     

强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制

通过二维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向光子加速机制.该机制利用强激光在亚临界密度气体传输过程中的电离效应产生在纵向和横向上密度分布不均匀的电子等离子体.在纵向上,入射激光电离氦气产生一个陡峭的电子密度前沿分布.在密度前沿处,入射激光与电子等离子体波作用发生近前向散射.散射光频率较激光频率增大,在频谱中产生了第一个特征峰.在横向上,密度不均匀造成电子等离子体波具有不同的相速度并与入射激光相互作用,使入射激光发生近前向散射,在频谱中产生了第2个特征峰.由于密度分布的不均匀性较电子等离子体波的密度扰动大得多,因此基于微扰理论的散射模型和色散关系,如受激拉曼散射,无法解释频谱中两个特征峰的出现.进一步研究发现:在密度不均匀的情况下,入射激光、电子等离子体波和散射光三者之间仍满足动量和能量守恒的三波耦合关系.这能够解释两个特征峰对应的频率和强度增长过程.该研究对于强激光在亚临界密度气体传输过程中的频谱演化具有重要参考意义.     

Photon dynamics in plasma waves

In this Letter the evolution of a single photon and collective effect of a photon system in background plasma waves are uniformly described in the framework of photon dynamics. In a small-amplitude plasma wave the modulation of photon dynamical behavior by the plasma wave can be treated as perturbation, and photon acceleration effect and photon Landau damping are investigated in linear theory. In an arbitrary-amplitude plasma wave, photon evolution trajectories in phase space are obtained by solving dynamical equations, and photon trapping effect and motion equations in the given plasma wave are also discussed.     

Berry’s phase for a spin 1/2 particle in the presence of topological defects

The relativistic quantum dynamics of a spinorial quantum particle in the presence of a chiral conical background is investigated. We study the gravitational Berry geometric quantum phase acquired by a spin 1/2 particle in the chiral cosmic string spacetime. We obtain the result that this phase depends on the global features of this spacetime. We also consider the case that a string possesses an internal magnetic flux and obtain the geometric quantum phase in this case. The spacetime of multiple chiral cosmic strings is considered and the relativistic Berry quantum phase is also obtained.     

Effects of Schwarzschild black hole horizon on isothermal plasma wave dispersion

The 3 + 1 GRMHD equations for Schwarzschild spacetime in Rindler coordinates with isothermal state of plasma are formulated. We consider the cases of non-rotating and rotating backgrounds with non-magnetized and magnetized plasmas. For these cases, the perturbed form of these equations are linearized and Fourier analyzed by introducing plane wave type solutions. The determinant of these equations in each case leads to two dispersion relations which give value of the wave number k. Using the wave number, we obtain information like phase and group velocities etc. which help to discuss the nature of the waves and their characteristics. These provide interesting information about the black hole magnetosphere near the horizon. There are cases of normal and anomalous dispersion. We find a case of normal dispersion of waves when the plasma admits the properties of Veselago medium. Our results agree with those of Mackay et al. according to which rotation of a black hole is required for negative phase velocity propagation.     

Photons from Quark and Hadron Phases in Au + Au Collisions

Based on a relativistic hydrodynamic model describing the evolution of the chemically equilibrating quark-gluon plasma system with finite baryon density in a 3＋1-dimensional spacetime, we compute photons from the quark phase, hadronic phase and initial non-thermal contributions. It is found that due to the effects of the initial quark chemical potential, chemical equilibration and rapid expansion of the system, the photon yield of the quark-gluon plasma is strongly suppressed, and photons from hadronic matter and initial non-thermal contributions almost reproduce experimental data.     

Phase space evolution of pairs created in strong electric fields

We study the process of energy conversion from overcritical electric field into electron–positron–photon plasma. We solve numerically Vlasov–Boltzmann equations for pairs and photons assuming the system to be homogeneous and anisotropic. All the 2-particle QED interactions between pairs and photons are described by collision terms. We evidence several epochs of this energy conversion, each of them associated to a specific physical process. Firstly pair creation occurs, secondly back reaction results in plasma oscillations. Thirdly photons are produced by electron–positron annihilation. Finally particle interactions lead to completely equilibrated thermal electron–positron–photon plasma.     

Dispersion Relations for Cold Plasmas Around Reissner-Nordström Black Holes

We investigate the general relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) equations for cold plasma around the Reissner-Nordström black hole. Applying 3+1 spacetime split we linearize the perturbed equations for non-magnetized/magnetized plasma in both rotating and non-rotating background. By Fourier analyze we then derive dispersion relations and investigate the existence of waves with positive angular frequency in the vicinity of the black hole horizon. The analysis finds propagation of negative phase and group velocities for rotating magnetized surroundings.     

Compton散射下等离子体中电子相轨道的演化

用KMR模型研究了等离子体中多光子非线性Compton散射下电子相轨道的演化,发现电子与光子进行能量交换后,只有未被俘获电子的相轨道才能从周期性向非周期性、随机型演化,其演化剧烈程度随电子吸收光子数的增大而加剧,随电子与光子碰撞非弹性成分和碰撞前初始速度的增大而迅速减弱,但低于强激光场中的剧烈程度。当电子被光场俘获时,这种演化过程结束并做稳定的运动,光子不再为电子提供能量。     

Comptonɢ���µ��������е����������ݻ�

用KMR模型研究了等离子体中多光子非线性Compton散射下电子相轨道的演化,发现电子与光子进行能量交换后,只有未被俘获电子的相轨道才能从周期性向非周期性、随机型演化,其演化剧烈程度随电子吸收光子数的增大而加剧,随电子与光子碰撞非弹性成分和碰撞前初始速度的增大而迅速减弱,但低于强激光场中的剧烈程度。当电子被光场俘获时,这种演化过程结束并做稳定的运动,光子不再为电子提供能量。     

Nonlinear Evolution of Driven Electron Plasma Oscillations in Inhomogeneous Plasmas

ＮｏｎｌｉｎｅａｒＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＤｒｉｖｅｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｌａｓｍａＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｉｎＩｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＰｌａｓｍａｓ￥ＳＨＥＮＧＺｈｅｎｇｍｉｎｇ；ＸＵＺｈｉｚｈａｎ；ＹＵＷｅｉ；ＭＡＪｉｎｘｉｕ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎ...