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     

小能量激光等离子体的受激Raman散射

研究了激光平面靶耦合时受激Raman散射(SRS)的时间分辨光谱-在小能量激光入射平面靶时，SRS主要受激光等离子体电子密度分布的影响-在激光靶耦合初期，等离子体电子密度呈指数分布，SRS因对流阈值较高而被抑制，耦合后期平面靶被烧穿后，等离子体电子密度呈高斯分布，SRS就在均匀密度处绝对增长起来-多种材料构成的靶以及成丝存在，加剧了等离子体电子密度平台的出现，也增加了SRS光的发射- 关键词：     

碰撞对受激Raman散射的影响

从动力学方程出发，引入有效碰撞，讨论了碰撞对受激Raman散射线性增长率的影响.结果表 明，碰撞阻尼和Landau阻尼使得受激Raman散射线性增长率有了实质性的下降，受激Raman散 射只能发生在电子温度和电子密度平面的一个有限区域.现在的理论模型能够解释受激Raman 散射光谱上存在的“缝”(gap)现象. 关键词： 受激Raman散射 碰撞阻尼 线性增长率     

超短超强激光与稀薄等离子体相互作用背向受激Raman谱特性模拟

 利用LPIC++程序模拟了超短超强脉冲与稀薄等离子体相互作用产生的背向受激Raman谱。结果证明：在极端相对论条件下,背向受激Raman谱不再是通常所指的弱耦合模式,而进入强耦合模式。频谱加宽,并融合在一起;各谱峰之间的频移不再以等离子体波的频率为间隔,而是小于电子等离子体波的频率。模拟了各种条件下的背向散射Raman谱特性,结果显示：随着密度的提高,背向受激Raman谱的强度也将提高,这与理论结果符合得较好。     

超短超强激光与稀薄等离子体相互作用背向受激Raman谱特性模拟

利用LPIC++程序模拟了超短超强脉冲与稀薄等离子体相互作用产生的背向受激Raman谱。结果证明：在极端相对论条件下,背向受激Raman谱不再是通常所指的弱耦合模式,而进入强耦合模式。频谱加宽,并融合在一起;各谱峰之间的频移不再以等离子体波的频率为间隔,而是小于电子等离子体波的频率。模拟了各种条件下的背向散射Raman谱特性,结果显示：随着密度的提高,背向受激Raman谱的强度也将提高,这与理论结果符合得较好。     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5 nm的光谱分辨和好于10 ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1 ns、波长351 nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

激光等离子体的受激Brillouin散射

 研究了激光等离子体背向和侧向受激Brillouin散射光谱结构。激光等离子体相互作用时,受激Brillouin散射光谱受激光等离子体状态的影响而产生Doppler效应。当激光以45° 入射不同材料的平面靶时,等离子体运动产生不同的二维效应,高Z材料产生的等离子体冕区主要沿靶法向运动,受激Brillouin散射光谱在侧向产生较大蓝移,而低Z材料则主要在激光入射方向产生较大蓝移。     

激光-等离子体相互作用中电磁孤立子研究进展

激光-等离子体相互作用产生电磁孤立子是等离子体中重要的非线性现象之一。介绍了激光-等离子体中电磁孤立子研究的过程,比较详细地叙述了国内外数值模拟研究取得的一些研究成果,重点介绍了近几年在Rutherford Appleton实验室进行的实验研究进展情况。最后对于激光-等离子体相互作用中电磁孤立子的研究进行了总结和评述,并指出进一步研究需要解决的重要问题。     

激光等离子体的受激Brillouin散射

研究了激光等离子体背向和侧向受激Brillouin散射光谱结构。激光等离子体相互作用时,受激Brillouin散射光谱受激光等离子体状态的影响而产生Doppler效应。当激光以45° 入射不同材料的平面靶时,等离子体运动产生不同的二维效应,高Z材料产生的等离子体冕区主要沿靶法向运动,受激Brillouin散射光谱在侧向产生较大蓝移,而低Z材料则主要在激光入射方向产生较大蓝移。     

Large amplitude electromagnetic solitons in intense laser plasma interaction

This paper shows that the standing, backward- and forward-accelerated large amplitude relativistic electromagnetic solitons induced by intense laser pulse in long underdense collisionless homogeneous plasmas can be observed by particle simulations. In addition to the inhomogeneity of the plasma density, the acceleration of the solitons also depends upon not only the laser amplitude but also the plasma length. The electromagnetic frequency of the solitons is between about half and one of the unperturbed electron plasma frequency. The electrostatic field inside the soliton has a one-cycle structure in space, while the transverse electric and magnetic fields have half-cycle and one-cycle structure respectively. Analytical estimates for the existence of the solitons and their electromagnetic frequencies qualitatively coincide with our simulation results.     

啁啾激光脉冲受激拉曼散射理论和粒子模拟

从入射光波、散射光波和等离子体波的三波耦合方程出发,推导小带宽频率啁啾对拉曼散射的影响.得到频率啁啾对拉曼背向散射有抑制作用,且背向散射不依赖于啁啾符号;正(负)啁啾对拉曼前向散射有微弱的增强(减弱)的作用.最后采用1D3V粒子模拟程序观测了不同啁啾参数下的受激拉曼散射现象,得到与理论分析一致的结果.     

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。     

光解产生的铅原子中受激喇曼散射和共振激光辐射

用2660(?)的紫外激光解离PbCl_2分子时,发现在3740(?)和3734(?)波长上有较强的受激辐射输出.根据它们的光谱特性和铅原子的能级结构判断,这些辐射是基于双光子解离PbCl_2分子得到的铅原子在6p~(23)P_2亚稳能级上的布居而产生的光泵共振激光辐射和受激喇曼散射.提出了描述整个过程的理论模型,通过拟合实验结果,确定了2660(?)激光双光子解离PbCl_2产生6p~(23)P_2亚稳态铅原子的光解系数.当PbCl_2分子密度为N_(00)=6.21×10~(16)cm~(-3)时,光解产生的铅原子在6p~(23)P_2和6p~(21)D_2这两个亚稳态的最大布居数近似相等,称为2.0×10~(16)cm~(-3).     

Stimulated Raman scattering and spontaneous Raman solitons in ammonia

In this study we report the first observation of spontaneous Raman solitons in stimulated Raman scattering (SRS) by the gas NH₃. The scattered radiation is called Stokes radiation. Raman solitons are of considerable interest, because their existence can be explained by quantum-mechanical fluctuations of the electromagnetic field in vacuum. We have observed spontaneous Raman solitons in a forward SRS configuration for two different molecular transitions of NH₃, the laser emissions at 58 μm and 72.6 μm wavelength. These are optically pumped by 10 μm CO₂-laser pulses with a duration of 100 ns and an energy of 150 mJ. Spontaneous Raman solitons are short spikes in the pump pulse which occur during its depletion. Their origin is the rapid π phase change of the Stokes seed. In contrast to other laboratories we have used single-pass cells. Thus, we have succeeded in observing multiple spontaneous Raman solitons during one pump pulse. Previous experiments with multi-pass cells never showed multiple solitons. Since multiple spontaneous Raman solitons have already been reported in an earlier experiment with a single-pass cell filled with hydrogen at high pressure, we conclude that such multiple Raman solitons can be observed mainly in this type of gas cell. Subsequently, we have performed statistical measurements on the delay time and the height of the spontaneous Raman solitons in the depleted pump pulse for the 58 μm-NH₃ emission. We have compared these statistics with theory and equivalent experimental results of other laboratories. They are in good agreement with the assumption that quantum-mechanical fluctuations are the origin of spontaneous Raman solitons. The most recent theories postulate that the origin of the formation of spontaneous Raman solitons can be explained by the rapid π phase change of the Stokes seed as well as that of the laser or polarization wave. Therefore, we have determined the phase of the spontaneous Raman solitons relative to the depleted pump pulse. Although, such changes of sign of the relative phase have already been observed in an earlier SRS experiment with hydrogen at high pressure, we did not detect any in our experiment. Therefore, we conclude that in this experiment the π phase change occurs in the Stokes or polarization wave.     

三阶色散和受激拉曼散射效应对呼吸孤子作用的相互平衡

以高阶复系数Ginzburg-Landau方程为模型,就高阶非线性效应(比如:三阶色散、自陡峭、自频移等)对呼吸孤子传输特性的影响进行了详细的分析,结果表明:当各高阶非线性效应单独作用时,可能会导致呼吸孤子形状的不对称或脉冲中心偏移等现象,但是,当它们共同作用于呼吸孤子时,适当的参数选取可以使它们对呼吸孤子的影响相互抵消,从而使呼吸孤子实现保型传输。     

液芯波导中受激动力学散射与受激拉曼散射的竞争

研究了液芯波导中受激拉曼散射和受激动力学散射的阈值随泵浦激光脉宽的变化，发现受激动力学散射的阈值随泵浦脉冲前沿增长率增大而下降。研究了受激动力学散射和受激拉曼散射的竞争，结果表明受激动力学散射可分解为两种成分，其中与瞬态泵浦功率密度增长率相关的成分在大于阈值的泵浦脉冲前沿处于竞争优势，与瞬态泵浦功率密度相关的成分在高泵浦功率密度处于竞争优势，并讨论了其相应的机制。     

利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩

从拉曼散射方程的出发,研究了利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩的机制,发现孤子脉冲的宽度随拉曼增益的增加减小,并与 运光的脉冲形状及相位结构有关。实验中利用ＸｅＣｌ激光／Ｈ２系统初步实现了５０％的压缩率,并将实验结果与理论进行了比较。     

拉曼增益系数可分离光纤中的受激拉曼散射

给出了拉曼增益系数分离光纤的定义,在考虑了N个单色光之间的两两受激拉曼散射,得到了这种光纤中单向传输的N个不同的单色光之间的受激拉曼散射（SRS）稳态耦合波方程的解析解。它适用于各单色光功率任意大小、光频率分布不均匀时的一般情况。这一结果可应用于光纤通信系统、拉曼光纤放大器和拉曼光纤激光器的设计与分析。最后把解析解与数值解进行了比较,两者取得了很好的一致。