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0.5nm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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

利用一维Vlasov和Maxwell方程模拟激光等离子体相互作用

应用一维Vlasov和Maxwell耦合程序详细研究了激光等离子体相互作用中的基本问题——受激拉曼散射(SRS). 通过研究发现, SRS的产生与电子速度分布函数在相空间中的结构密切相关, 当电子速度分布函数形成相空间涡旋时,背向SRS光大幅增加,而当电子等离子体波相速度附近的电子速度分布函数曲线变平坦后, 背向SRS光基本停止发生. 在模拟中观测到了SRS的爆发、电子速度分布函数形成相空间涡旋、电子俘获等清晰的物理图像.关键词：Vlasov-Maxwell模拟受激拉曼散射     

Femtosecond soliton generation induced by intrapulse stimulated Raman scattering in optical fibers

ＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｓｏｌｉｔｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｔｒａｐｕｌｓｅｓｔｉｍｕｌａｔｅｄＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｎｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓＣＡＯＷｅｎｈｕａ；ＬＩＡＯＣｈａｎｇｊｕｎ；ＧＵＯＱｉ；ＺＨＡＮＧＹｏｕ；...     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

交叉传播激光脉冲与等离子体相互作用产生的等离子体密度光栅

理论上研究了两束交叉传播的激光束与等离子体相互作用产生的电子和离子密度调制. 用一维粒子模拟程序(particle-in-cell,PIC)研究了两束激光脉冲产生的干涉场激发的等离子体布拉格光栅. 研究表明等离子体初始密度、脉冲强度和宽度共同影响等离子体布拉格光栅的演化. 光栅的密度峰值可以达到初始等离子体密度的8倍以上,并且可以维持几皮秒的时间. 等离子体布拉格光栅可以囚禁由受激拉曼散射形成的电磁孤子,从而形成准稳态的孤子结构,很大程度上降低了形成电磁孤子所要求的激光脉冲强度.关键词：等离子体布拉格光栅电磁孤子交叉传播激光束粒子模拟