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.     

面向激光等离子体尾波加速的毛细管放电实验研究

具有合适径向密度分布的等离子体通道可以用于超短超强激光导引,这使得等离子体通道在激光尾波加速中有着重要的应用.本文介绍了在上海交通大学激光等离子体实验室开展的毛细管放电和光导引实验.通过光谱展宽法测量了充氦气的放电毛细管中的等离子体密度分布,在长度为3 cm、内径为300μm的毛细管中实现了轴向均匀,径向呈抛物线型的等离子体密度分布.通过改变放电延时和喷气时长,确定和优化了产生等离子体通道的参数区间,得到的最大通道深度为28μm,与实验中使用的激光焦斑半径匹配.在此基础之上,开展了不同能量的激光脉冲在放电等离子体通道中的导引研究,结果发现当通道深度与焦斑半径匹配时,激光可以不散焦地在通道中传输,实现激光导引.这项研究为未来的激光尾波级联加速和锁相加速等研究奠定了基础.     

空气中激光等离子体通道的三次谐波辐射研究

对超强飞秒激光脉冲在空气中形成的长等离子体通道的三次谐波辐射进行了研究．实验研究发现三次谐波的转换效率在通道范围内基本保持不变.还对等离子体通道锥角辐射中的三次 谐波的辐射角进行了研究，结果表明其辐射角接近6mrad，与理论计算结果符合得很好． 关键词： 三次谐波 等离子体通道     

Coherence Measurement of White Light Emission from Femtosecond Laser Propagation in Air

Strong white light emission is observed from femtosecond laser propagation in air. The divergence angle of the white light emission is measured to be about 5mrad. Young＇s double-slits and a Michelson interferometer are used to investigate the coherence. The wavelength components of the white light emission are identified to have a good spatial coherence and a coherence time of about 0.5ps.     

超短脉冲强激光与固体靶相互作用中Kα射线的实验研究

在相对论激光强度下，对p偏振30 fs激光与固体Cu靶相互作用中产生的Kα射线进行了实验研究.采用刀边成像技术和单光子计数X射线CCD相结合的探测装置，在单发激光脉冲打靶时同时得到X射线源的尺寸、能谱以及Kα光子的转换效率等多种信息.实验结果与Reich等人的理论计算结果有明显的差异，Kα光子的能量转换效率在激光功率密度为1.6×10¹⁸W/cm²的条件下达到最大值7.08×10^-6/sr.根据这一结果并结合蒙特卡罗程序，推断出在这一聚焦光强下激光能量转换为前向超热电子的效率约为10%.     

Filamentation instability in two counter-streaming laser plasmas

The filamentation instability was observed in the interaction of two counter-streaming laser ablated plasma flows,which were supersonic, collisionless, and also closely relevant to astrophysical conditions. The plasma flows were created by irradiating a pair of oppositely standing plastic(CH) foils with 1ns-pulsed laser beams of total energy of 1.7 k J in two laser spots. With characteristics diagnosed in experiments, the calculated features of Weibel-type filaments are in good agreement with measurements.     

The characteristics of confined ablation in laser propulsion

Compared with direct ablation, confined ablation provides an effective way to obtain a large target momentum and a high coupling coefficient. By using a transparent glass layer to cover the target surface, the coupling coefficient is enhanced by an order of magnitude. With the increase of the gap width between the target surface and the cover layer, the coupling coefficient exponentially decreases. It is found that the coupling coefficient is also related to the thickness of the cover layer.     

对模拟年轻恒星喷流具有潜在应用的由强激光产生的等离子体喷流（英）

利用神光Ⅱ激光装置的两束激光烧蚀半圆柱壳层靶产生了高速等离子体喷流。喷流的参数由光学和X射线诊断测量。喷流是准直的,在真空中传播。一维流体力学模拟被用来间接地计算喷流的速度。喷流的准直可能来源于高Z等离子体的辐射冷却。由于和年轻恒星喷流具有某些几何相似性,实验室喷流对于在实验室中模拟年轻恒星喷流具有潜在应用。     

Two-Dimensional Photovoltaic Dark Spatial Solitons of Partially Spatially Incoherent Light

We report a successful experimental observation of two-dimensional photovoltaic dark solitons in an anisotropic crystal with partially spatially incoherent light beams. This kind of solitons results from the bulk photovoltaic effect， which depends on the direction of propagation of the optical beam and on the orientation of the intensity gradient, with respect to the principal axes of the crystal     

用声学诊断方法测量激光等离子体通道的长度与电子密度

用声学诊断方法对超短脉冲强激光在空气中传输形成的等离子体通道进行了测量，根据通道不同位置的声音信号，得到了通道的长度和通道内电子密度等信息. 关键词： 声学测量 等离子体通道