超短超强激光和稠密等离子体相互作用的数值研究

应用一维粒子模拟方法数值研究了超短超中激光和稠密等离子体的相互作用，结果表明，在等离子体中的激发起无规则的电场波动，同时在等离子体中产生温度很高的电子。     

超相对论强度激光与薄膜靶作用中0.4 nm以下X射线阿秒脉冲的产生

用一维粒子模拟程序对功率密度在10²² W/cm²以上的超强激光驱动薄膜靶产生的相对论电子层及其经过汤姆孙散射产生的阿秒X射线进行了研究. 结果表明, 在超相对论强度范围下增大驱动激光强度, 相应减小等离子体密度及厚度可使电子层获得更高纵向动量, 使汤姆孙散射光明显向更短波长移动. 优化相关参数得到了波长为 1.168 nm的阿秒脉冲. 经过对倍频探测光方案与驱动光以及薄膜靶参数进行综合考虑和优化, 得到的X射线相干辐射波长有效减小到0.4 nm以下, 产生的光子能量达到2 keV以上. 关键词： 超相对论强度激光 阿秒X射线 相对论电子层 汤姆孙后向散射     

激光与相对论电子束相互作用中阿秒X射线脉冲的产生

本文对激光与相对论电子束相互作用产生的阿秒X射线脉冲进行了研究.阿秒X射线脉冲是由于激光被相对论运动的电子束经过汤姆孙后向散射产生的.讨论了等离子体参数对产生的阿秒X射线的影响.发现其波长随着入射激光的频率的增加或电子束的速度增加而减小.选择合适的参数还可以获得"水窗"波段的X射线.还讨论了相对论电子束的密度与其前沿的密度梯度的大小对所产生X射线的转化效率的影响. 关键词： 阿秒X射线脉冲 汤姆孙后向散射 超强激光 相对论电子束     

激光脉冲绝对相位对产生阿秒脉冲的影响

在用超短激光脉冲产生和测量阿秒脉冲的过程中，绝对相位成为一个非常重要的影响因素。讨论了绝对相位对阿秒脉冲的产生和激光振荡的关系的影响，发现高次谐波的产生过程非常稳定，阿秒脉冲和驱动它的激光振荡之间的稳定的相位关系并不会受绝对相位的随机性的破坏，从而为采用交叉相关技术直接测量由强场原子高次谐波过程产生的阿秒脉冲宽度提供了理论依据，正确解释了文献[13]上报道的实验结果。     

相对论效应对激光在等离子体中的共振吸收的影响

采用一维粒子模拟(PIC)方法，研究了相对论效应对P偏振激光斜入射非均匀等离子体时产生的共振吸收的影响. 计算表明，弱相对论情况下，在临界面附近产生的电子等离子体波的相对论非线性效应占主要作用；随着入射光场的逐渐增大，吸收率逐渐降低. 当入射光强超过3.7×10¹⁷W/cm²时，由于超短激光脉冲本身在等离子体中产生相对论效应、等离子体波破裂效应，以及参量不稳定过程激发等，吸收系数随着激光强度又开始增加. 固定等离子体密度标长，取不同的激光入射角、电子初始温度，相对论效应对吸收系数的影响是一致的. 关键词： 激光等离子体 相对论效应 共振吸收 粒子模拟     

用脉冲激光全息干涉术测量稠密等离子体电子密度分布

利用脉冲激光作为探测光源,采用全息双曝光法对激光惯性约束核聚变高温高稠度等离子体的诊断,开发了原理上全新的诊断方法.打靶主激光与探测激光实现严格同步Δt≤10^-11～10^-10s,可获得高空间分辨率Δδ≤1μm等离子体二维图象(阴影图象和干涉图象),并保证时间分辨率Δt达到10^-11s左右.记录等离子体折射率空间分布是测定密度剖面变化和计算等离子体流体动力学参量的基础.     

超快激光的新前沿—阿秒科学

超短脉冲激光正在进行着从飞秒（1fs=10^-15s)向阿秒（1attosecond=10^-18s)的跨越,这一跨越对于激光原理和激光应用来说都有很重要的意义,文章通过阿秒脉冲与飞秒脉冲比较来介绍超快激光的新前沿－阿秒科学,包括阿秒科学的诞生,现状以及由于阿秒脉冲的产生而出现的阿秒科学的概况 。     

强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展

对超快过程的探测和控制决定了人类在微观层面认识和改造物质世界的能力.阿秒光源可完成对组成物质的电子运动及其关联效应进行超高时空分辨的探测和操控,为人类认识微观世界提供了全新手段,被认为是激光科学史上最重要的里程碑之一.世界主要科技强国都将阿秒科学列为未来10年重要的科技发展方向.利用强激光与物质相互作用产生高次谐波是突破飞秒极限实现高亮度阿秒脉冲辐射的重要方案之一,成为了近年来激光等离子体领域的研究热点.本文聚焦强激光与等离子体相互作用中的高次谐波和阿秒脉冲辐射,主要介绍其产生机制、研究进展和前沿应用,并对未来的发展趋势和创新突破进行展望.     

任意夹角的双色偏振激光作用下孤立阿秒脉冲的产生

本文选取脉宽为12 fs波长为2000 nm和800 nm的两束线性偏振激光, 适当调节两束激光的偏振方向的夹角θ, 发现当θ=π/2时, 高次谐波谱的第二级平台出现了“漏斗形”凹槽.当θ为π/6时, 得到了290 eV的超宽连续谱的高次谐波发射, 利用小波变换合理的解释了高次谐波形状及截止位置. 在该段连续谱上任意截取70 eV宽度的频率, 都可以得到脉宽约为60 as的孤立阿秒脉冲. 适当减小截取范围可以得到线性偏振的脉宽94 as的孤立阿秒脉冲. 这为实验中产生能灵活调节的孤立阿秒脉冲提供了一种方案.     

超强脉冲激光在低密度等离子体中的相对论自导引效应

分析了相对论条件下激光超短脉冲在等离子体中的传输特性 ,在傍轴近似和慢变振幅近似条件下 ,推导了折射率、电子密度、静电场以及电子空腔尺度的表达式。当激光功率超过产生自导引阈值功率时 ,激光束斑沿着传输光轴方向振荡。在有质动力产生的压力非常强时 ,聚焦光束中央部分的电子被全部排开形成电子空腔。给出了电子空腔的尺寸以及在出现电子空腔时的处理方法。在超过形成电子空腔的阈值功率 (Pc≈ 2 .5TW )时 ,空腔的尺度几乎与激光功率无关 ,这意味着电子空腔阻止了激光脉冲的进一步聚焦。     

Generation of a single attosecond pulse from an overdense plasma surface driven by a laser pulse with time-dependent polarization

The influence of time-dependent polarization on attosecond pulse generation from an overdense plasma surface driven by laser pulse is discussed analytically and numerically.The results show that the frequency of controlling pulse controls the number and interval of the generated attosecond pulse,that the generation moment of the attosecond pulse is dominated by the phase difference between the controlling and driving pulses,and that the amplitude of the controlling pulse affects the intensity of the attosecond pulse.Using the method of time-dependent polarization,a "single" ultra-strong attosecond pulse with duration τ≈ 8.6 as and intensity I ≈ 3.08 × 10 20 W·cm-2 can be generated.     

周期量级超短激光脉冲在近临界密度等离子体中形成的光孤子

利用一维粒子模拟程序，观测到周期量级的超短激光脉冲在等离子体中可以以孤子形式传播.它在一定密度等离子体中以较高的群速度向前传播，并在到达等离子体与真空界面时发生反射和透射.当入射激光脉冲强度增大时，非线性调制效应使它产生较大的频率下移，致使光孤子传播速度变小.另外，对于同样光强下的几十个周期以上的光脉冲，它在等离子体中传播时形成的则是一连串低频的被捕获在等离子体中的光孤子. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

超短激光脉冲在等离子体中的分裂以及类孤子结构的形成

用一维粒子模拟研究了超短脉冲在等离子体中传播时产生的光孤子结构以及由此形成的脉冲分裂现象，比较了不同峰值强度和脉冲宽度对形成光孤子以及脉冲传播方式的影响.研究表明: 脉冲宽度在若干个到十几个振荡周期的超短脉冲在等离子体中可能形成高速传播的光孤子；脉冲宽度增加和强度增大两种方式都可以使得孤子结构的传播速度减慢,且由于高阶孤子的衰变使得初始激光脉冲在等离子体中发生分裂，形成两个以不同速度向前传播的孤子结构.由孤子阶数的理论计算可较好地预言激光脉冲在等离子体中分裂的子脉冲数. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

强激光与等离子体相互作用中低频电磁场孤子波的产生及其捕获

用二维粒子模拟程序研究了超短脉冲强激光与等离子体相互作用中局域低频电磁场的产生现象.这种低频电磁场在超短脉冲激光激发尾波场、脉冲后沿产生频率下移的过程中形成.通常它们的振荡频率接近于或低于电子等离子体振荡频率，因而被捕获在等离子体中(即传播速度接近于零).在演化过程中，通常它们以孤子场的形式出现.这种孤子波的形成及其演化与离子运动有极大关系.用相对论强激光脉冲可以产生达到相对论振幅的电磁场孤子波，后者可以把离子加速到非常高的能量.研究还表明，在二维几何位形下，孤子波产生与入射光的偏振态有很大关系.     

阿秒激光脉冲的新进展

文章概述了阿秒脉冲产生的基本原理及测量方法，并在此基础上对最近成功报道的产生单个阿秒脉冲的实验进行了详细介绍，指出了阿秒脉冲发展中需要解决的问题及今后的应用前景。     

Acceleration and radiation of externally injected electrons in laser plasma wakefield driven by a Laguerre-Gaussian pulse

By using three-dimensional particle-in-cell simulations, externally injected electron beam acceleration and radiation in donut-like wake fields driven by a Laguerre-Gaussian pulse are investigated. Studies show that in the acceleration process the total charge and azimuthal momenta of electrons can be stably maintained at a distance of a few hundreds of micrometers. Electrons experience low-frequency spiral rotation and high-frequency betatron oscillation, which leads to a synchrotron-like radiation. The radiation spectrum is mainly determined by the betatron motion of electrons. The far field distribution of radiation intensity shows axial symmetry due to the uniform transverse injection and spiral rotation of electrons. Our studies suggest a new way to simultaneously generate hollow electron beam and radiation source from a compact laser plasma accelerator.     

采用双脉冲驱动产生高次谐波阿秒脉冲

提出了采用双脉冲机理来产生阿秒脉冲的方法.研究发现采用双脉冲不仅可以产生单个的阿秒脉冲，从而突破目前产生阿秒脉冲的驱动源（几个飞秒的超短激光脉冲）的能量限制，而且在相同的峰值强度下，双脉冲能够产生强度更高的阿秒脉冲. 关键词： 阿秒脉冲 双脉冲机理 高次谐波     

Isolated attosecond pulse generation with few-cycle two-color counter-rotating circularly polarized laser pulses

Most of the schemes for generating isolated attosecond pulses(IAP) are sensitive to the carrier-envelope phase(CEP)of the driving lasers. We propose a scheme for generating IAP using two-color counter-rotating circularly polarized(TCCRCP) laser pulses. The results demonstrate that the dependence of the IAP generation on CEP stability is largely reduced in this scheme. IAP can be generated at most of CEPs. Therefore, the experiment requirements become lower.