高频强场中Kramers-Henneberger变换在狄拉克方程中的应用

在强激光场中,通过Kramers-Henneberger(KH)变换和高频近似可以将狄拉克方程的求解从一个含时问题转换成一个稳态问题来研究。以氢原子为例,详细研究了相对论框架下该稳态问题中的有效库仑势的特点,并和非相对论框架下的结果进行了比较。研究发现,由于相对论有效质量的引入,有效库仑势的分布范围并不像非相对论条件下随着激光场强度的增强单调变大,而是增加到一定值后不再变化。另外,通过比较偶极近似和非偶极近似下有效库仑势的分布,发现对高频强场,偶极近似不再适用。     

超强激光脉冲下等离子体块的整体加速研究

为了克服激光加速中强流离子束空间电荷效应对粒子输运的影响,提出一种利用两块不同密度的固体靶先后和一束强度约为1022 W/cm2、脉冲长度为5T(T为激光周期)的超强脉冲激光相互作用的方案,实现了中性等离子体块的加速。通过一维PIC数值模拟研究发现,在合适的参数下,加速后的电子与质子几乎以相同的速度共同飞行长达60λ(λ为激光波长)的距离,其中质子与电子的能量分别为GeV和100MeV量级。     

双光束对高能电子的捕获特性

 为了在实验上增强非线性强场效应的信号强度,基于电子在强激光束上的非弹性散射,提出一种双光束捕获电子的方案,目的是通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生总概率,实现观测信号的增强。数值模拟结果表明,捕获后的电子和强激光场的相互作用时间可延长10倍以上。     

锥形光场对电子的加速效应

采用解析计算和数值模拟研究了一种径向极化轴对称激光场对电子的加速效应.讨论了与电子加速有关的定标规律及电子束在光场中的传输特性和束流品质.     

激光辐照固体靶产生等离子体反冲研究

提出一种通过诊断等离子体反冲动量来计算激光加载产生冲击压强的方法. 当强激光辐照固体靶表面时, 所产生的高速喷射的等离子体对靶具有反冲作用, 通过诊断等离子体反冲动量的变化可以计算激光辐照固体靶产生的冲击压强变化. 本文利用辐射流体力学软件研究了这种诊断方法, 模拟采用的激光功率密度为5×10¹²-5×10¹³ W/cm², 激光脉宽选取纳秒量级. 模拟结果表明该方法是有效且可行的.     

强激光场中真空极化效应

 通过求解狄拉克方程,对强激光场下真空极化问题进行了研究。理论计算结果表明：在仅随时间变化的电场下,要激发狄拉克海中负能级的电子,需要两个阈值条件,即激光场的电场强度大于等于10¹⁶ V/cm和激光场的持续时间大于等于10^-21 s。前者主要保证负能态电子有足够的能量跃迁到正能态,后者主要是保证电子在跃迁过程中动量亏损得以补偿。     

电子在超强激光场中的动力学特性

模拟研究了自由电子在超强激光场中的动力学特性,发现当场强高达Q=eE/m_ecω100时,电子动力学行为将出现全新的现象,其特征为描写激光束的有质动力势模型已完全不再适用,能量较低的电子有可能进入强场区,被光束所俘获,并被剧烈地加速.详细地讨论了这一俘获与加速的规律,指出这一新现象对发展远场激光加速器的意义. 关键词：     

四光束对高能电子的捕获特性研究

依据非线性强场效应的基本原理,提出了一种四光束捕获电子的方案,旨在通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生的总概率,实现观测信号的增强。其基本原理是基于电子在强激光光束上的非弹性散射。数值模拟结果表明,捕获后的电子和中心光场的相互作用时间得到延长。     

高频强激光场中H-电离特性理论研究

高频强激光场中高价负离子（比如H-,H2-,He-,He2-等等）的稳定存在虽然在理论上早已得到得到证明,但在实验上至今没有被直接验证。为了探索可行的实验验证方案,通过以高频强场中的负一价氢离子H-为例,采用相空间平均法,详细研究了其在外加激光场中的电离率及光电子角分布情况。研究发现 的电离率比氢原子高,并且不存在氢原子在较强激光场中的电离抑制现象。另外随着激光场强度的增大和激光频率的减小,电子角分布与H-在高频场直接卸载后电子角分布的差别也增大。这些结果为将来在实验上验证高频强场中高价负离子的存在性提供了很好的理论依据。     

高频强激光场中H~-电离特性理论研究

高频强激光场中高价负离子(比如H-,H2-,He-,He2-等等)的稳定存在虽然在理论上早已得到证明,但在实验上至今没有被直接验证.为了探索可行的实验验证方案,通过以高频强场中的负一价氢离子H-为例,采用相空间平均法,详细研究了其在外加激光场中的电离率及光电子角分布情况.研究发现H-的电离率比氢原子高,并且不存在氢原子在较强激光场中的电离抑制现象.另外随着激光场强度的增大和激光频率的减小,电子角分布与H-在高频场直接卸载后电子角分布的差别也增大.这些结果为将来在实验上验证高频强场中高价负离子的存在性提供了很好的理论依据.